Motor fără perii tipărit 3D: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Am proiectat acest motor folosind Fusion 360 pentru o demonstrație pe tema motoarelor, așa că am vrut să fac un motor rapid, dar coerent. Arată clar părțile motorului, deci poate fi folosit ca model al principiilor de bază de lucru prezente într-un motor fără perii.

Am constatat că atunci când alimentați motorul cu un AA standard, acesta funcționează cel mai bine cu un singur rulment, deoarece fricțiunea scade. Atunci când utilizați o tensiune mai mare, rulmentul superior ajută la centrarea rotorului și îi permite să atingă viteze mai mari.

Mi-am alimentat motorul utilizând o sursă de curent continuu setată la 1-12V și o limită de curent de 6A. 6.0A ilustrat pe ecranul sursei de alimentare nu reprezintă o măsură a consumului de curent, ci mai degrabă o limită de curent. Datorită rezistenței prezente în înfășurările motorului cu ecartament subțire, consumul real de curent este mult mai mic decât limita stabilită. Dacă doriți un motor mai util, cu un cuplu mai mare, ați putea încerca să folosiți înfășurări cu grosime mai groasă.

Iată linkul către fișierele acestui proiect:

www.dropbox.com/sh/8vebwqiwwc8tzwm/AAAcG_RHluX8c6uigPLOJPYza?dl=0

Cum funcționează: Când este alimentată, bobina creează un câmp magnetic care împinge sau trage un magnet. Când bobina este alimentată la momentul potrivit, magnetul este împins sau tras, iar rotorul se rotește. Bobina este cronometrată utilizând un comutator reed: atunci când un magnet este lângă comutatorul reed, celălalt se află exact în poziția corectă pentru a fi împins sau tras de bobină, ceea ce la rândul său determină rotirea rotorului.

S-ar putea să pară necorespunzător să numim acest lucru motor fără perii din cauza comutatorului reed, dar comutatorul reed ar putea fi înlocuit cu un senzor Hall Effect blocat și chiar cu unele electronice de control. Pentru a acționa motorul fără limitări de curent, acest senzor ar trebui să se conecteze la baza unei perechi de tranzistori Darlington. Am optat pentru un comutator reed pentru că aveam câteva în jur și nu voiam să complic complicația motorului, deoarece îl foloseam pentru o demonstrație pe principiile unui motor fără perii.

Defalcare nume fișiere:

„rotor”: Acesta este rotorul care va avea nevoie de suporturi pentru a imprima.

„bază”: Ei bine, baza!

„sensorMount”: Montează comutatorul reed sau senzorul de efect de hol pe bază. Această parte necesită suport pentru imprimare.

„spool1” și „spool2”: tipăriți câte unul; Acestea formează colectiv bobina pentru a face o bobină.

'switchMount': această parte opțională trece peste comutator pentru a-l menține în poziție.

** Motorul poate fi configurat în două moduri: Cu o sursă AA sau altă sursă de joasă tensiune, motorul funcționează bine fără suportul lagărului superior. De fapt, chiar și atunci când se rotește rapid, motorul nu are nevoie de suportul lagărului superior și inferior.

'lowerBearingMountONLY': Aceasta este montura pe care ar trebui să o utilizați dacă doriți să utilizați un singur rulment pentru frecare redusă.

'lowerBearingMount' și 'upperBearingMount': acestea sunt suporturile pe care ar trebui să le utilizați dacă alegeți să utilizați doi rulmenți pentru stabilitate și echilibru sporit.

* Nu sunt responsabil pentru nicio vătămare sau deteriorare a bunurilor care ar putea rezulta din respectarea acestui instructiv. Dacă nu sunt fixați corespunzător, magneții care se rotesc pot prezenta un risc pentru dvs. și pentru împrejurimi.

Provizii:

1. Imprimantă 3D sau acces la o imprimantă 3D (nu este necesar un filament magnetic special)

2. Magnet circular din neodim de 2x 12⌀ x 5mm

3. Sârmă de cupru activată. Am folosit ~ 26 ecartament, dar vă sugerez să experimentați cu ecartamente diferite pentru a obține cantități diferite de cuplu și viteză; Sârmele mai groase ar trebui să permită să curgă mai mult curent și de multe ori rezultă într-un motor cu cuplu mai mare și cu un consum de curent mai mare, dar cu un kV mai mic. Sârmele mai subțiri ar trebui să conducă la opusul proprietăților menționate anterior. Amintiți-vă: Cu cât este mai mare numărul indicatorului firului, cu atât firul este mai subțire.

4. ~ 14 sârmă de silicon de calibru

5. 1or2x rulmenți cu bile 608 negrase / desigilate (aceeași dimensiune ca și cele găsite în filetele cu agitare)

6. Comutator Reed sau senzor de prag de prag

Pasul 1: Realizarea bobinei

Lipiți „spool1” și „spool2” împreună pentru a crea o spool. Folosind firul de cupru emailat, faceți o bobină pe bobină până când este la ~ 3mm sub margini. Păstrați cele două capete ale firului de câțiva centimetri lungime pentru o utilizare ulterioară.

Pasul 2: Asamblarea rotorului

Apăsați magneții circulari de 12 mm⌀ cu 5 mm în rotor și folosiți cantități abundente de adeziv. După o inspecție ulterioară a motorului după explozie (a se vedea videoclipul introductiv), am aflat că forțele centrifuge ridicate au provocat un magnet să zboare și a dezechilibrat rotorul. Înfășurarea benzii electrice în jurul rotorului pentru a fixa magneții nu ar fi o idee proastă. Odată fixate magneții, testați potrivirea arborilor rotorului în lagăre. Dacă potrivirea este prea slabă, înfășurați bandă electrică în jurul arborilor până când potrivirea este strânsă.

Dacă trebuie să echilibrați rotorul, v-aș sugera să adăugați cantități mici de argilă pe partea mai ușoară sau să șlefuiți puțin plastic din partea mai grea.

Pasul 3: Montarea comutatorului

„SwitchMount” pur și simplu înconjoară partea superioară a comutatorului și este fixat cu adeziv. Comutatorul este opțional, dar util.

Pasul 4: Montarea bobinei

Glisați bobina în cele două sloturi din bază și fixați-o cu clei. Orientarea nu contează, deoarece putem schimba polaritatea atunci când o conectăm.

Pasul 5: Montarea rotorului

Testați montarea celor 608 rulmenți în „montajul inferior”. Dacă este prea slabă, înfășurați o bandă adezivă în jurul său până când este strânsă.

„LowerBearingMount” sau „lowerBearingMountONLY” trebuie lipite cu 4 mm în dreapta bobinei (din perspectiva orientării comutatorului). Partea care a fost imprimată orientată spre patul de imprimare trebuie lipită atingând baza. Asigurați-vă că utilizați adeziv de înaltă rezistență, deoarece al meu s-a despărțit când l-am lipit ușor (consultați videoclipul de la introducere).

Dacă nu ați făcut deja acest lucru, apăsați rulmentul în suportul său și apoi apăsați rotorul în rulment:

Dacă utilizați un rulment, apăsați partea rotorului cu fața în sus în timpul imprimării în rulment (răsturnați-o) așa cum se arată mai sus

Dacă utilizați doi rulmenți, apăsați al doilea rulment în „upperBearingMount” și lipiți-l pe „lowerBearingMount”. Asigurați-vă că faceți acest lucru DUPĂ ce ați instalat rotorul cu fața orientată în jos în timpul imprimării, în jos (nu îl răsturnați).

Pasul 6: Montarea senzorului

Puteți utiliza un senzor de efect de prag, care se aprinde atunci când un magnet este aproape sau un comutator reed. Am folosit un comutator reed pentru că aveam câteva, dar ar trebui să funcționeze și un senzor de efect de hală (care ar putea necesita un tranzistor).

Am lipit comutatorul Reed de pe „senzorul de montare” și am lipit suportul de 45 ° de bobină. Dacă doriți să avansați sincronizarea pentru a optimiza performanța motorului într-o anumită direcție, puteți face acest lucru făcând poziția senzorului puțin mai mare sau mai mică de 45 °. Ar trebui să fie distanțat de rotor suficient cât să permită spațiul liber pentru magneți. Vezi imaginile de mai sus.

Pasul 7: Cablare

Comutator Reed: Conectați un fir de la bobină la firul negru de la comutator, apoi atașați celălalt fir de la bobină la partea superioară a comutatorului Reed. Apoi, conectați partea inferioară a comutatorului Reed la un fir de 12 AWG care va merge la sursa de alimentare. Sârmă roșie de la comutator va merge, de asemenea, la sursa de alimentare.

Polaritatea nu contează, deoarece motorul va roti pur și simplu în direcția opusă dacă polaritatea este inversată.

În schimb, ați putea folosi un senzor hol și Arduino pentru a conduce motorul, mai degrabă decât să folosiți un comutator reed, dar aveam câteva comutatoare reed situate în jur și nu voiam să complicați prea mult motorul, deoarece îl foloseam pentru o demonstrație.