Pompa de apă cuplată magnetic: 10 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

În acest INSTRUCTABIL, voi explica cum am realizat o pompă de apă cu cuplaj magnetic.

În această pompă de apă nu există o conexiune mecanică între rotor și axa motorului electric care îl face să funcționeze. Dar cum se realizează acest lucru și ce m-a motivat să dau această soluție? A fost posibil prin aplicarea principiului atracției și al respingerii care apare în mod natural între magneți. Am fost motivat să realizez acest proiect deoarece aveam nevoie de o pompă de apă modulară, la care puteam schimba cu ușurință unele dintre caracteristicile sale, cum ar fi forma palelor rotorului, raza acestuia, tipurile de material etc. și să verific rezultatele care au rezultat din acestea schimbări, menținând același motor electric și tensiune. La început, am început să construiesc pompe centrifuge tradiționale, dar m-am confruntat cu multiple probleme de scurgeri de apă (între arborele motorului electric și rotor). Întâmplător, în aceste zile, YouTuber GreatScott (mare experimentator și pe care îl admir) a avut probleme similare cu cele menționate în acest videoclip.

Dacă magneții sunt atașați la arborele motorului electric și, de asemenea, în rotor, poate fi rotit și poate propulsa apă, chiar dacă nu există o conexiune mecanică. Această idee a fost cea care mi-a stârnit interesul de a realiza acest proiect pe care sper să-l găsiți util.

Experiența acumulată în timpul finalizării acestui proiect mi-a permis să concluzionez că există multe aplicații practice pentru aceste principii nu numai în domeniul pompelor hidraulice.

Provizii

Declinare de responsabilitate: Această listă conține linkuri afiliate, când vă înscrieți utilizând un link afiliat, câștig un mic comision. Acest lucru vine direct de la companie și oricum nu vă afectează. Aceste linkuri afiliate îmi permit să dezvolt în continuare proiecte noi. Mulțumiri.

• Foaie de plexiglas de cel puțin 200 mm pe 150 mm, grosime 6 mm (utilizată pentru realizarea cavităților rotorului și a cuplajului motorului electric).
• Două foi de plexiglas de 80 mm pe 80 mm, cu grosimea de 4,5 mm (utilizate pentru a face rotorul și suportul magnetului motorului DC).
• Foaie de plexiglas 200 mm pe 150 mm grosime 4 mm (pentru suporturi pentru motoare electrice).
• Două șuruburi M3 lungi de 8 mm și piulițe corespunzătoare (pentru unirea motorului electric cu cuplajul).
• Șase șuruburi M4 de 20 mm lungime și 2 piulițe corespunzătoare (pentru uniunea superioară și inferioară a cavităților rotorului).
• Două piulițe distanțiere M4 de 18 mm lungime.
• Două conectori de sex feminin tip banană pentru șasiu
• Două conectori masculi de tip banană
• Un comutator de alimentare.
• Un motor electric de 40 mm în diametru și 55 mm în lungime, 24V curent continuu (DC) cu ax de 5 mm diametru
• Lipici instant, epoxidic sau similar.
• Magneți de neodim de 12 mm lungime, 2 mm grosime și 4 mm lățime.
• Fier de lipit electric și cabluri pentru conexiuni electrice.
• Marker negru permanent.
• Șurubelnițe.
• Cleşte
• Busolă.
• Mașină de frezat CNC cu o suprafață de lucru de cel puțin 300 mm pe 200 mm.

• Freză de tăiat 1,5 mm

• Furtun flexibil de apă de 8 mm diametru exterior și cel puțin 250 mm lungime.
• Recipiente de apă
• Legaturi de cablu.
• Sursa de curent continuu de 19V sau 24v

Pasul 1: ÎNLĂTURAȚI MAGNEȚII ȘI IDENTIFICAȚI POLARITATEA

Magneții care au fost folosiți în acest proiect au fost extrasați dintr-un motor DC fără perii. Cu ajutorul unei șurubelnițe plate am pus puțină presiune pe baza magneților și unul câte unul am reușit să le scot. La început am crezut că va fi foarte greu, dar adevărul este că nu a fost. În cele din urmă veți obține un set de magneți care au fost acomodați în conformitate cu principiul POLULUI OPOSI SUNT ATRAȘI ȘI EGAL REPULSI. Cu ajutorul busolei începeți să marcați separat polii fiecărui magnet. Dacă faceți o tăietură imaginară și orizontală pe fiecare magnet, o față va fi NORD și alta SUD în acest tip de magneți

Pasul 2: PRELUCRAREA ROTORULUI

Rotorul cu suport magnet a fost fabricat dintr-o singură bucată de 80mm cu 80mm din plexiglas. Pentru aceasta a trebuit să faceți tăieturi pe două fețe. În tăieturile tuturor pieselor a fost utilizată o freză ENDMILL de 1,5 mm diametru. Foile din plexiglas sunt MEREU mai mari decât tăieturile care trebuie făcute, astfel încât să o puteți fixa corect pe masa de lucru, lăsând o marjă pentru aceasta.

Metoda pe care am folosit-o a fost următoarea:

Mai întâi sunt realizate cavitățile magneților și o gaură de trecere situată la 5 mm cu 5 mm de la originea axei de coordonate a plexiglasului și a mașinii CNC.

În al doilea rând, se face o tăietură pătrată de 50 mm pe 50 mm pe toată adâncimea materialului, detașând astfel piesa.

În al treilea rând, piesa este inversată și lipită cu clei instantaneu în aceeași poziție pe care a ocupat-o în prima tăietură, dar cu partea opusă orientată în sus (folosiți posibile urme lăsate de tăietor în tabelul de resturi. Se verifică cu ajutorul referinței gaura în care piesa a fost blocată în poziția corectă (Dacă poziția X = 5mm, Y = 5mm și Z = 0 este executată în software-ul de control al mașinii dvs. CNC, trebuie să se potrivească exact cu începutul găurii de referință).

În al patrulea rând, se execută tăierea aripilor rotorului și se realizează gaura centrală și traversantă cu diametrul de 5 mm.

În al cincilea rând, tăierea rotundă este executată pe întreaga piesă și se desprinde de restul materialului plexiglas

Pasul 3: lipiți magneții de rotor

Vă amintiți la pasul 1 când am identificat polaritatea magneților? Acum este momentul să folosim aceste cunoștințe. Așezați o cantitate mică de lipici instant în prima cavitate a magneților și apoi în primul magnet. Țineți-l în poziția respectivă câteva secunde până când adezivul funcționează. În funcție de modul în care ați plasat magnetul, veți avea o față în NORD sau SUD în sus, următorul magnet va merge cu fața opusă în sus. Vă rugăm să verificați dacă efectuați acest lucru în mod corespunzător, este crucial pentru dezvoltarea cu succes a acestui proiect.

La sfârșit și după ce ați repetat pasul anterior de 6 ori, ar trebui să vedeți ceva foarte asemănător cu fotografia pe care o prezint aici.

Verificați din nou cu ajutorul busolei dacă magneții își alternează polaritatea. Nu ar trebui să existe DOUĂ MAGNEȚI CONTIGUATE CU ACEEAȘI POLARITATE.

Este important să se clarifice faptul că magneții nu trebuie să depășească suprafața plexiglasului, astfel încât cantitatea de adeziv utilizată trebuie să fie moderată.

Pasul 4: Prelucrarea suportului magnetului motorului DC

Suportul magnetului pentru motorul DC a fost creat dintr-o bucată de plexiglas de 80 mm cu 80 mm. Suportul magnetului motorului DC este responsabil pentru transmiterea cuplului către rotor atunci când interacționează magnetic cu acesta. Mai întâi se execută tăieturile cavităților pentru magneți și golul central, apoi trebuie făcută și tăierea circulară externă. În cazul meu, arborele motorului avea un șanfrenaj de 0,5 mm și a fost luat în considerare în desenul vector. În cazul în care motorul electric pe care îl utilizați nu îl are, utilizați cercul vectorial de 5 mm găsit în pasul final.

Pasul 5: lipiți magneții de suportul magnetului

Aceleași principii enunțate la pasul 3 se aplică aici. Așezați o cantitate mică de lipici instant în prima cavitate a magneților și apoi în primul magnet. Țineți-l în poziția respectivă câteva secunde până când adezivul funcționează. În funcție de modul în care ați plasat magnetul, veți avea o față în NORD sau SUD, următorul magnet va merge cu fața opusă în sus. URMAȚI RECOMANDĂRILE EXPUSE ÎN PASUL 3

Pasul 6: PRELUCRAREA CUplajului motorului electric - POMPA DE APĂ ȘI FIXARE

Este foarte probabil să trebuie să transformați desenul vectorial al acestei piese în funcție de caracteristicile motorului electric pe care îl utilizați. Funcția acestei piese este de a fixa ansamblul rotorului pe corpul motorului electric, realizând o separare între ele. În cazul meu, am prelucrat piesa de pe o foaie de plexiglas de 200 mm pe 150 mm și 6 mm grosime de unde am tăiat cavitățile rotorului. Corpul motorului electric utilizat are două filete pentru șuruburile M3, deci două dintre găurile din această piesă sunt pentru șuruburile M3 și două pentru M4.

Pasul 7: PUNEȚI SUPORTUL MAGNET PE AXA MOTORULUI CC

Suportul magnetului motorului DC trebuie să fie atașat în siguranță la arborele motorului electric și complet perpendicular pe acesta. În cazul meu, mi-a fost convenabil să-l așez pe arbore, să aplic ceva adeziv instantaneu pe articulație, să aștept 20 sec și să aplic o tensiune de 5V la motorul electric, făcându-i să se rotească la turații mici și să aștepte ca ansamblul să se usuce. Cu aceasta am reușit să fac suportul magnetului perpendicular pe axă. NU DEBACAȚI CU CANTITATEA DE ADEZIV, CÂND SISTEMUL ÎNCEPE SĂ ROTEAZĂ ADEZIVUL, ÎNCEPE SĂ SE RĂSPÂNDĂ PE FIECARE LATURĂ (ÎNGRIJIȚI-VĂ OCHII)

Pasul 8: PRELUCRAREA SUPORTURILOR MOTORULUI DE CC și PLASAREA COMPONENTELOR ELECTRICE

Sistemul de sprijin pe care l-am proiectat este destul de simplu și necesită doar patru legături de cablu pentru a-l atașa la motorul electric. Într-una dintre baze au fost realizate cavitățile pentru comutator și conectorii pentru banane. Au fost tăiate dintr-o foaie de plexiglas de 200 mm cu 150 mm și 4 mm grosime.

Pasul 9: PRELUCRAREA ȘI UNIREA ASAMBLĂRII IMPELENTE

Cavitățile rotorului au fost obținute dintr-o foaie de plexiglas de 200 mm pe 150 mm cu grosimea de 6 mm. RATA DE ALIMENTARE a fost stabilită la 200 mm pe minut. Acesta este procesul care consumă cel mai mult timp (aproximativ 25 de minute pe față). Dacă, în orice caz, observați că tăietorul de freză cu diametrul de 1,5 mm începe să se blocheze cu resturi de plastic, încercați să ungeți tăietorul cu un anumit tip de ulei în aceste scopuri. La început m-am alăturat ansamblului cu o garnitură, dar mi s-a părut mai complicat să obțin o etanșeitate bună decât dacă aș uni piesele direct. Dacă observați că, în timpul funcționării, aerul este aspirat prin articulație, încercați să acoperiți scurgerea cu foarte puțin adeziv.

Pasul 10: CONEXIUNI ELECTRICE ȘI ASAMBLARE FINALĂ

Conexiunile electrice sunt foarte simple:

Mai întâi identificați polaritatea corectă în care motorul de curent continuu se rotește în sensul acelor de ceasornic și marcați-le ca cablu pozitiv și negativ.

În al doilea rând, stabiliți o conexiune electrică cu fierul de lipit între ștecherul pozitiv pentru banane (roșu) și unul dintre picioarele comutatorului de alimentare.

În al treilea rând, lipiți un fir de la celălalt picior al comutatorului la firul pozitiv al motorului electric.

În al patrulea rând, lipiți cablul negativ al motorului continuu DC direct la conectorul negativ pentru banane (negru).

Alăturați întregul set cu șuruburile și piulițele corespunzătoare. Introduceți furtunul prin orificiul creat în acest scop și plasați lipici pentru ao menține în poziție. Evitați să provocați înfundarea cu rotorul.

Notă importantă: MAGNEȚII MAGNETICI PENTRU MAGNETI ȘI MAGNEȚI IMPELLENȚI TREBUIE SĂ SE SEPARĂ ÎNTRE 6 ȘI 8 mm.

Dacă sunt foarte aproape, va provoca o forță de frecare excesivă între rotor și una dintre cavitățile sale. Dacă sunt foarte detașate, interacțiunea magnetică poate să nu fie suficientă pentru a transmite cuplul necesar pentru funcționarea corectă a pompei.

Ceva pe care l-am descoperit din greșeală este că atunci când sistemul pompează apă, rotorul pare să „plutească” în interiorul cavității și frecarea este minimă cu cavitățile (ceva ce va trebui să investighez în continuare).

Dacă ați parcurs acești pași, probabil că aveți deja propria variantă a acestei pompe de apă. Sper că ți-a plăcut la fel de mult ca și mine.

Actualizare: ofer fișierele stl ale acestui proiect pentru cei care au o imprimantă 3D. Mulțumesc Melman2 pentru sugestie.

Locul doi în Provocarea Magneților