Bezkartáčový motor s 3D tiskem: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento motor jsem navrhl pomocí Fusion 360 pro demonstraci na téma motorů, takže jsem chtěl udělat rychlý, ale soudržný motor. Jasně ukazuje části motoru, takže může být použit jako model základních pracovních principů přítomných v bezkartáčovém motoru.

Zjistil jsem, že při napájení motoru standardním AA to funguje nejlépe pouze s jedním ložiskem, protože se snížilo tření. Při použití vyššího napětí pomáhá horní ložisko vystředit rotor a umožnit mu dosáhnout vyšších otáček.

Motor jsem napájel stejnosměrným napájecím zdrojem nastaveným na 1-12 V a proudovým limitem 6A. Hodnota 6,0 A zobrazená na obrazovce napájecího zdroje není měřítkem odběru proudu, ale spíše proudovým limitem. Vzhledem k odporu přítomnému ve vinutí motoru tenkého měřidla je skutečný odběr proudu mnohem nižší než nastavený limit. Pokud jste chtěli užitečnější motor s větším točivým momentem, můžete zkusit použít silnější vinutí.

Zde je odkaz na soubory pro tento projekt:

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

Jak to funguje: Při napájení cívka vytváří magnetické pole, které tlačí nebo táhne magnet. Když je cívka pod napětím ve správný čas, magnet je zatlačen nebo zatažen a rotor se otáčí. Cívka je načasována pomocí jazýčkového spínače: Když je jeden magnet poblíž jazýčkového spínače, druhý je ve správné poloze, aby mohl být cívkou zatlačen nebo zatažen, což následně způsobí otáčení rotoru.

Může se zdát nevhodné nazývat to bezkartáčovým motorem kvůli jazýčkovému spínači, ale jazýčkový spínač by mohl být nahrazen západkovým senzorem s Hallovým efektem a dokonce i nějakou řídicí elektronikou. Aby bylo možné pohánět motor bez omezení proudu, měl by se tento senzor připojit k základně Darlingtonova páru tranzistorů. Rozhodl jsem se pro jazýčkový spínač, protože jsem jich měl několik a nechtěl jsem motor příliš komplikovat, protože jsem ho používal pro ukázku principů bezkartáčového motoru.

Rozdělení názvů souborů:

'rotor': Toto je rotor, který bude potřebovat podporu tisku.

'base': No, základna!

'sensorMount': Namontuje jazýčkový spínač nebo snímač Hallova efektu na základnu. Tato část vyžaduje podporu tisku.

'spool1' a 'spool2': Vytiskněte po jednom; Ty společně tvoří cívku a vytvoří cívku.

'switchMount': Tato volitelná část přejde přes přepínač, aby ji udržela na místě.

** Motor lze konfigurovat dvěma způsoby: U AA nebo jiného zdroje nízkého napětí motor funguje dobře i bez horního uložení ložiska. Ve skutečnosti ani při rychlém točení motor nepotřebuje horní a dolní uložení ložiska.

'lowerBearingMountONLY': Toto je držák, který byste měli použít, pokud chcete pro snížení tření použít pouze jedno ložisko.

'lowerBearingMount' a 'upperBearingMount': Toto jsou úchyty, které byste měli použít, pokud se rozhodnete použít dvě ložiska pro zvýšení stability a vyvážení.

*Nezodpovídám za žádná zranění nebo škody na majetku, které mohou vyplývat z dodržování tohoto pokynu. Pokud nejsou rotující magnety správně zajištěny, mohou představovat riziko pro vás a vaše okolí.

Zásoby:

1. 3D tiskárna nebo přístup k 3D tiskárně (není vyžadováno žádné speciální magnetické vlákno)

2. 2x 12⌀ x 5mm kruhový neodymový magnet

3. Povolený měděný drát. Použil jsem ~ 26 rozchodů, ale navrhuji experimentovat s různými měřidly, abych získal různé množství točivého momentu a rychlosti; Tlustší vodič by měl umožňovat větší průtok proudu a často vede k motoru s větším točivým momentem a vyšším odběrem proudu, ale nižším kV. Tenčí drát by měl mít za následek opak výše uvedených vlastností. Pamatujte: Čím vyšší je číslo měřicího drátu, tím tenčí je vodič.

4. Silikonový drát velikosti 14 ~ 14

5. 1 nebo 2 x nenamazané/ neutěsněné 608 kuličkové ložisko (stejná velikost jako u vrtulníků)

6. Jazýčkový spínač nebo prahový Hallov senzor

Krok 1: Výroba cívky

Slepením cívky 1 a cívky 2 vytvořte cívku. Pomocí smaltovaného měděného drátu vytvořte na cívce cívku, dokud nebude ~ 3 mm pod okraji. Oba konce drátu ponechte několik palců dlouhé pro pozdější použití.

Krok 2: Sestavení rotoru

Zatlačte kruhové magnety 12 mm × 5 mm do rotoru a použijte velké množství lepidla. Při další kontrole mého post-výbuchu motoru (viz úvodní video) jsem zjistil, že vysoké odstředivé síly způsobily odlet jednoho magnetu a nerovnováhu rotoru. Omotání elektrické pásky kolem rotoru k zajištění magnetů by nebylo špatné. Jakmile zajistíte magnety, vyzkoušejte uložení hřídelí rotoru v ložiscích. Pokud je tvar příliš volný, omotejte kolem hřídelí elektrickou pásku, dokud nebude tvar dobře přiléhat.

Pokud potřebujete vyvážit rotor, doporučil bych použít přidání lehčího množství hlíny na lehčí stranu nebo vybroušení plastu z těžší strany.

Krok 3: Montáž přepínače

„SwitchMount“jednoduše obejde horní část spínače a je zajištěn lepidlem. Přepínač je volitelný, ale užitečný.

Krok 4: Montáž cívky

Zasuňte cívku do dvou slotů v základně a zajistěte lepidlem. Na orientaci nezáleží, protože můžeme změnit polaritu, když ji zapojíme.

Krok 5: Montáž rotoru

Otestujte uložení 608 ložisek v 'lowerBearingMount'. Pokud je příliš volná, omotejte ji páskou, dokud nebude pohodlná.

'LowerBearingMount' nebo 'lowerBearingMountONLY' by mělo být přilepeno 4 mm napravo od cívky (z pohledu směřujícího k přepínači). Strana části, která byla vytištěna směrem k tiskovému loži, by měla být lepená tak, aby se dotýkala základny. Ujistěte se, že používáte lepidlo s vysokou pevností, protože moje se rozpadlo, když jsem jej volně lepil (viz video v úvodu).

Pokud jste tak ještě neučinili, zatlačte ložisko do jeho uložení a poté zatlačte rotor do ložiska:

Pokud používáte jedno ložisko, zatlačte na stranu rotoru, která při tisku směřovala nahoru, do ložiska (překlopte), jak je uvedeno výše

Pokud používáte dvě ložiska, zatlačte druhé ložisko do „upperBearingMount“a přilepte jej k „lowerBearingMount“. Udělejte to PO POTÉ, co jste nainstalovali rotor stranou, která při tisku směřovala dolů, dolů (nepřevracejte ho).

Krok 6: Montáž senzoru

Můžete použít snímač s Hallovým efektem, který se zapne, když je magnet blízko, nebo jazýčkový spínač. Použil jsem jazýčkový spínač, protože jsem jich měl několik, ale měl by fungovat i snímač s Hallovým efektem (případně vyžadující tranzistor).

Přelepil jsem jazýčkový spínač na 'sensorMount' a nalepil držák 45 ° na cívku. Pokud chcete urychlit časování za účelem optimalizace výkonu motoru v určitém směru, můžete tak učinit tak, že polohu senzoru mírně zvýšíte nebo pod 45 °. Měla by být dostatečně vzdálená od rotoru, aby byla zajištěna vůle pro magnety. Viz výše uvedené obrázky.

Krok 7: Zapojení

Jazýčkový spínač: Připojte jeden vodič z cívky k černému vodiči ze spínače a poté druhý vodič z cívky připojte k horní části jazýčkového spínače. Dále připojte spodní část jazýčkového spínače k vodiči 12 AWG, který půjde ke zdroji energie. Červený vodič od spínače také přejde k vašemu zdroji energie.

Na polaritě nezáleží, protože motor se jednoduše otočí opačným směrem, pokud je polarita obrácena.

Místo pohonu jazýčkového spínače byste místo toho mohli použít Hallův senzor a Arduino, ale měl jsem kolem sebe několik jazýčkových spínačů a nechtěl jsem motor příliš komplikovat, protože jsem ho používal na ukázku.