Jeg designede og 3D trykt en børstfri DC (BLDC) motor- og kontrolmotor ved hjælp af Arduino. Foruden magneter, solenoidvikling og Hall Effect -sensorer, er alle komponenter i motoren trykt med Makerbot Replicator 2.. Videoen viser den færdige arbejdsmotor. Denne instruktionsbare leveres som PDF sammen med CAD -filer og motoriske kontrolprogrammer. Arduinos motorkontrolprogram: Brug filen, gennemgå, ændre designet gratis, eller gør hvad du vil med det! Dette projekt kræver 3D -printere, Arduino -mikrokontrollere og basale elektroniske værktøjer som multimeter, oscilloskop, strømforsyning og elektriske komponenter. Komplet liste over dele og værktøjer, jeg bruger. Tabel 1 viser omkostningerne ved fremstilling af motoren. Elektriske komponenter såsom modstande og kondensatorer er ikke inkluderet, fordi omkostningerne er ubetydelige i forhold til motorens samlede omkostninger. Ekskluderet Arduino-mikrokontrollere og batterier er de samlede produktionsomkostninger $ 27. 71. Det skal påpeges, at reduktion af omkostninger ikke er den højeste prioritet. Optimering kan reducere produktionsomkostningerne. Baseret på princippet om, at motoren skal være let at bruge let tilgængelige dele til at konstruere, etableres designspecifikationerne for DC -motoren og skal give den slags, der ligner kvalitetsydelsen for mange kommercielle DC -motorer, små elektriske fans. Motoren er designet til at være 3-fase, 4- polær DC-motor med 4- N52-magneten på rotoren og de 3 ledningssårs magnetventiler fastgjort til statoren. På grund af den øgede effektivitet reduceres antallet af mekaniske dele, og friktionen reduceres, det børsteløse design vælges. N52 -magneten vælges for sin styrke, pris og let adgang. I \ 'BLDC Motor Control \' -afsnittet vil børstefri motorisk kontrol blive drøftet yderligere. Tabel 2 viser sammenligningen mellem DC -motoren og børstemotoren. Molenoid i 8- 12 V, kontrolleret af et elektrisk switch-kredsløb. Hallensoren giver placeringsoplysninger om, hvornår kredsløbet bliver byttet. Følgende ligninger bruges til at estimere motorens ydelse og skabe det indledende motoriske design. Hvis du vil se disse ligninger, skal du se på PDF -filen, der er knyttet til intro, og de bliver rodet. Kraften mellem de to magneter i en bestemt afstand kan være omtrentlig tilnærmelsesvis med følgende ligning: F = BMAMBSAS/4G2, hvor B er magnetfeltdensiteten på magnetens overflade og A er området for magneten, G er afstanden mellem to magneter. BS, magnetfeltet i magnetventilen er givet af: b = nul, hvor jeg er den nuværende, n er antallet af pakker, og l er længden af magnetventilen. I motoren estimeres det maksimale drejningsmoment at være: t = 2 frhwhere r er radius, og markeringen er 25 mm. Kombineret med disse ligninger kan der opnås et lineært ekspression af outputmomentet, der er forbundet med indgangsstrømmen for en given solenoidgeometri. F = 2RBMAMASN4G2LI Den drejningsmomentkonstant, der kræves for at vælge, er 40 m- nm/a baseret på den ønskede ydelse i forhold til andre tilgængelige motorer [2]. Det elektroniske kontrolkredsløb er påkrævet til motorstyring af BLDC. For at rotere BLDC -motoren, afhængigt af rotorens placering, skal viklingen tændes i den definerede rækkefølge. Rotorpositionen detekteres ved hjælp af hallensoren indlejret i statoren. Figur 3 viser et skematisk diagram over BLDC Motor Control Scheme. Hallensoren er indlejret i statoren med tre motorviklinger, hvilket giver en digital output, der svarer til, om Arktis eller Antarktis er tættest på sensoren. Baseret på dette digitale output tilvejebringer mikrokontrolleren fasesekvensen for den motoriske driver og leverer således strøm til den tilsvarende vikling. Hver faseændringssekvenskolonne har en snoet tændt til positiv spænding, en vikling, der er tændt til negativ spænding og en snoet tændt til negativ spænding. Faseændringssekvensen består af seks trin, der korrelerer Hall -sensorudgangen med output fra den vikling, der skal tændes. Tabel 3 nedenfor giver et eksempel på en rotation med uret. Det endelige design består af 4 forskellige dele; Nederste boliger, rotor, tophus og magnetventil som vist i figur 4 nedenfor. Figur 4: (A) Bundskal (B) Rotor (C) Magnetventil (D) Motormotor (E) Topmontering. Alle dele vises i den retning, de er trykt. Den nederste indkapsling, som vist i figur 4 (a), den nederste dæksel af motoren. Rotor, som vist i figur 4 (b) , indeholder 8 magneter, 4 til kørsel af motoren og 4 til levering af positionsdata til hallensoren. Som vist i figur 4 glider rotoren til den nederste skal af den glidende lejestil (D). Skallen øverst, som vist i figur 4 (e) , monteret på rotoren og tilsluttet til bunden for at lukke motoren. Den øverste bolig indeholder 3 Hall-positionssensorer såvel som en trekantet udskæring, der gør det muligt for skruetøret at klikke ind i huset. Molenoid som vist i figur 4 (c) , placer trekanter i midten af dem for at give dem mulighed for at justere med hullerne i tophuset, som i sig selv stemmer lodret med rotormagneten. Alle de tidligere beskrevne dele er trykt på Makerbot Replicator 2. dele kan udskrives på samme tid, og forskellige trykparametre giver sandsynligvis tilfredsstillende resultater. Det endelige produkt er trykt i gennemsigtig PLA -plast med et fyldningsmængde på 20% og et fyldningsmængde på 0. 20 mm gulvhøjde. Gennem gentagne forsøg viser det sig, at dele, der er forbundet sammen uden glidning, såsom de øverste og nederste skaller, skal udskrives kl . Magnet- og halleffektensorprint til højre bund på toppen af kløften ved at designe det rigtige interne tomrum på det rigtige sted, pausetryk og indsæt enheden, indsættes i samlingen og fortsæt derefter med at udskrive. Den passende pausehøjde er angivet i tabel 4 nedenfor. 3D -printstykke kan fjernes fra Makerbot og kan samles sammen efter at have fjernet den overskydende plast fra flåden. Disse dele skal sammensættes glat uden stor indsats. Molenoid magnetventil har brug for den sidste solenoidprocessing. Hver magnetventil er pakket omkring 400 gange med en 26 GW magnetlinie. Denne proces kan accelereres ved at dreje magnetventilen på borebiten. Sørg for, at hver magnetventil er pakket i samme retning, så den resulterende magnetventil har den samme polaritet. Når magnetventilen er klar, skal de knækkes i skallen øverst. Stærk lim kan bruges her til at styrke forbindelsen. Kredsløbselementerne skal forbindes sammen i henhold til følgende skematiske diagram. VCC for L6234 -motordriveren kan være overalt fra 7 V til 42 V, men jeg anbefaler at køre motoren uden at være højere end 12ish V. Programmet skrevet af Arduino for at kontrollere faseændringsordren kan findes i programmet, som er tilpasset i henhold til denne manual. Den fremtidige forbedring af motoren kan opdeles i fire kategorier; Mekanisk optimering, effektivitetsforbedring, forbedring af kontrol og anvendelse. Det første trin i ethvert fremtidig arbejde skal være at teste drejningsmomentets hastighed og effektivitet af den nuværende motor. Kontrollen af motoren kan opnås ved hjælp af en hardwaremetode snarere end en softwaremetode, der i høj grad vil reducere omkostningerne og omfanget af implementeringen. Her er en kort beskrivelse af, hvordan dette kan opnås- der er mange områder, hvor motorens mekaniske design kan optimeres. Solenoidet kan simpelthen indsættes i motorens hovedlegeme. Størrelsen på motoren kan reduceres markant. Størrelsen på positionsmagneten kan reduceres kraftigt for at reducere drejningsmomentet for rotoren. Det motoriske design kan parametreres og udskrives i en række forskellige størrelser. Motorens effektivitet kan optimeres ved at kontrollere drejningsmomentets hastighedskarakteristik inden for området for påført spænding. Hvis den fuldt optimerede 3D -udskrivningsmotor kan parametreres og udskrives i en række forskellige størrelser og ratings, vil applikationsområdet være meget bredt. Dette er min Evernote -notebook med en masse artikler og links, jeg studerede, mens jeg lavede dette projekt. Vigtige kilder [1] Grundlæggende princip for DC Motor- Padmaraja Yedamale- Forstå DC-motor
