Ek het 'n borsellose DC (BLDC) ontwerp en 3D gedruk .
-motor en beheermotor met Arduino
Benewens magnete, solenoïde wikkeling en Hall effek sensors, is alle komponente van die motor gedruk met Makerbot Replicator 2.
Die video wys die voltooide werkende motor.
Hierdie instruksie word as pdf saam met CAD-lêers en motorbeheerprogramme verskaf.
Arduino se motorbeheerprogram: gebruik die lêer, hersien, verander die ontwerp gratis, of doen wat jy wil daarmee!
Hierdie projek benodig 3D-drukkers, arduino-mikrobeheerders en basiese elektroniese gereedskap soos multimeter, ossilloskoop, kragtoevoer en elektriese komponente.
Volledige lys van onderdele en gereedskap wat ek gebruik.
Tabel 1 toon die koste van die vervaardiging van die motor.
Elektriese komponente soos weerstande en kapasitors is nie ingesluit nie, want die koste is weglaatbaar relatief tot die totale koste van die motor.
Met die uitsondering van Arduino-mikrobeheerders en batterye, is die totale koste van die vervaardiging van die motor $27. 71.
Dit moet daarop gewys word dat die vermindering van koste nie die hoogste prioriteit is nie. optimalisering kan produksiekoste verminder.
Gebaseer op die beginsel dat die motor maklik moet wees om maklik toeganklike onderdele te gebruik om te bou, word die ontwerpspesifikasies van die GS-motor vasgestel, en moet die soort verskaf wat soortgelyk is aan die kwaliteit prestasie van baie kommersiële GS-motors, klein elektriese waaiers.
Die motor is ontwerp om 3-fase, 4-
Polêre GS-motor te wees met 4-
Die N52 e magneet op die rotor en die 3-draad gewikkelde solenoïde wat aan die stator geheg is.
As gevolg van die verhoogde doeltreffendheid, word die aantal meganiese onderdele verminder, en die wrywing word verminder, die borsellose ontwerp word gekies.
Die N52-magneet is gekies vir sy sterkte, prys en gemak van toegang.
In die \'bldc-motorbeheer\'-afdeling sal Borsellose motorbeheer verder bespreek word.
Tabel 2 toon die vergelyking tussen die GS-motor en die Borselmotor.
Solenoïde in 8-
12 V, beheer deur 'n elektriese skakelaarkring.
Die Hall-sensor sal ligginginligting verskaf oor wanneer die stroombaan omgeruil sal word.
Die volgende vergelykings word gebruik om die werkverrigting van die motor te skat en sodoende die aanvanklike motorontwerp te skep.
As jy hierdie vergelykings wil sien, kyk na die pdf wat in die inleiding gekoppel is en hulle raak deurmekaar.
Die krag tussen die twee magnete op 'n sekere afstand kan rofweg benader word met die volgende vergelyking: F = BmAmBsAs/4g2, waar B die magneetvelddigtheid op die oppervlak van die magneet is en A die area van die magneet is, g die afstand tussen twee magnete is.
Bs, die magnetiese veld van die solenoïde word gegee deur: B = NIl, waar I die stroom is, N die aantal pakkette is, en l die lengte van die solenoïde is.
In die motor word die maksimum wringkrag geskat as: t = 2 fr waar r die radius is en die keuse 25mm is.
Gekombineer met hierdie vergelykings, kan 'n lineêre uitdrukking van die uitsetwringkrag wat met die insetstroom van 'n gegewe solenoïde geometrie geassosieer word, verkry word.
F = 2rbmamasn4g2li die wringkragkonstante wat nodig is om te kies, is 40 m-
Nm/A gebaseer op verlangde werkverrigting relatief tot ander beskikbare motors [2].
Die elektroniese beheerkring word benodig vir die motorbeheer van die BLDC.
Om die BLDC-motor te draai, afhangend van die posisie van die rotor, moet die wikkeling aangeskakel word in die volgorde wat gedefinieer is.
Die rotorposisie word opgespoor met behulp van die saalsensor wat in die stator ingebed is.
Figuur 3 toon 'n skematiese diagram van die BLDC-motorbeheerskema.
Die Hall-sensor is in die stator ingebed met drie motorwikkelings, wat 'n digitale uitset verskaf wat ooreenstem met of die Arktiese of Antarktiese gebied die naaste aan die sensor is.
Op grond van hierdie digitale uitset verskaf die mikrobeheerder die fasevolgorde vir die motorbestuurder, en verskaf dus krag aan die ooreenstemmende wikkeling.
Elke faseveranderingvolgordekolom het 'n wikkeling wat aangeskakel word na positiewe spanning, 'n wikkeling wat aangedryf word na negatiewe spanning, en 'n wikkeling wat aangedryf word na negatiewe spanning.
Die faseveranderingsvolgorde bestaan uit ses stappe wat die saalsensoruitset korreleer met die uitset van die wikkeling wat aangeskakel moet word.
Tabel 3 hieronder gee 'n voorbeeld van 'n kloksgewyse rotasie.
Die finale ontwerp bestaan uit 4 verskillende dele;
Onderste behuising, rotor, boonste behuising en solenoïde soos in Figuur 4 hieronder getoon. Figuur 4: (a)
Onderste dop (b)Rotor (c) Solenoïed (d)
Monteermotor (e) Bo-samestelling.
Alle dele word vertoon in die rigting waarin hulle gedruk word.
Die onderste omhulsel, soos getoon in Figuur 4 (a)
Die onderste deksel van die motor.
Rotor, soos getoon in Figuur 4 (b)
, Bevat 8 magnete, 4 vir die aandryf van die motor, en 4 vir die verskaffing van posisie data aan die Hall sensor.
Soos in figuur 4 getoon, gly die rotor na die onderste dop van die glylaerstyl (d).
Die dop aan die bokant, soos getoon in Figuur 4 (e)
, Gemonteer op die rotor en gekoppel aan die onderkant om die motor toe te maak.
Die boonste behuising bevat 3 saalposisiesensors, sowel as 'n driehoekige uitsny wat die skroefbuis in die behuising laat klik.
Solenoïed soos getoon in Figuur 4 (c)
, Plaas driehoeke in die middel van hulle sodat hulle in lyn kan kom met die gate in die boonste behuising, wat self vertikaal met die rotormagneet in lyn is.
Al die onderdele wat vroeër beskryf is, word op Makerbot Replicator 2 gedruk.
Onderdele kan terselfdertyd gedruk word, en verskeie drukparameters sal waarskynlik bevredigende resultate lewer.
Die finale produk word in deursigtige PLA-plastiek gedruk, met 'n vulhoeveelheid van 20% en 'n vulhoeveelheid van 0.
20mm vloerhoogte.
Deur herhaalde proewe word gevind dat dele wat sonder gly aan mekaar verbind is, soos die boonste en onderste doppe, op 0 gedruk moet word.
Voeg 25mm aan alle kante by, terwyl dele vir vrye gly, soos rotors, op 0.4mm
spasie rondom gedruk moet word.
Die magneet en Hall-effek-sensor druk na die regter onderkant van die bokant van die gaping deur die regte interne leemte op die regte plek te ontwerp, onderbreek druk en plaas die toestel in, word in die samestelling geplaas, en gaan dan voort met druk.
Die toepaslike pousehoogte word in Tabel 4 hieronder gegee.
Die 3D-drukstuk kan van die Makerbot verwyder word en kan saamgevoeg word nadat die oortollige plastiek van die vlot verwyder is.
Hierdie dele moet glad saamgevoeg word sonder veel moeite.
Solenoïde solenoïde benodig die laaste solenoïde verwerking.
Elke solenoïde word ongeveer 400 keer met 'n 26gw magneetlyn toegedraai.
Hierdie proses kan versnel word deur die solenoïde op die boorpunt te draai.
Maak seker dat elke solenoïde in dieselfde rigting gepak is sodat die resulterende solenoïde dieselfde polariteit het.
Sodra die solenoïde gereed is, moet hulle in die dop aan die bokant geknip word.
Sterk gom kan hier gebruik word om die verbinding te versterk.
Die stroombaanelemente moet aanmekaar verbind word volgens die volgende skematiese diagram.
Die VCC van die L6234-motorbestuurder kan enige plek van 7 v tot 42 V wees, maar ek beveel aan om die motor te laat loop sonder om hoër as 12ish V te wees.
Die program wat deur Arduino geskryf is om die faseveranderingsvolgorde te beheer, kan in die program gevind word, wat volgens hierdie handleiding aangepas is.
Die toekomstige verbetering van die motor kan in vier kategorieë verdeel word;
Meganiese optimalisering, doeltreffendheidverbetering, beheerverbetering en toepassing.
Die eerste stap in enige toekomstige werk moet wees om die wringkrag
Spoed en doeltreffendheid van huidige motor te toets.
Die beheer van die motor kan verkry word deur 'n hardeware metode eerder as 'n sagteware metode te gebruik, wat die koste en skaal van die implementering aansienlik sal verminder.
Hier is 'n kort beskrywing van hoe dit bereik kan word-
Daar is baie gebiede waar die meganiese ontwerp van die motor geoptimaliseer kan word.
Die solenoïde kan eenvoudig in die hoofliggaam van die motor geplaas word.
Die grootte van die motor kan aansienlik verminder word.
Die grootte van die posisiemagneet kan aansienlik verminder word om die wringkrag van die rotor te verminder.
Die motorontwerp kan in 'n verskeidenheid verskillende groottes geparameteriseer en gedruk word.
Die doeltreffendheid van die motor kan geoptimaliseer word deur die wringkrag
Speed-kenmerk binne die omvang van toegepaste spanning te kontroleer.
As die volledig geoptimaliseerde 3D-drukmotor geparameteriseer en gedruk kan word in 'n verskeidenheid verskillende groottes en graderings, sal die toepassingsreeks baie wyd wees.
Hierdie is my evernote notaboek met baie artikels en skakels wat ek bestudeer het terwyl ek hierdie projek gedoen het.
Belangrike bronne[1]
Basiese beginsel van GS-motor-
Padmaraja Yedamale-
Verstaan GS-motor
