Kavandasin ja 3D-printisin
Arduino abil harjadeta alalisvoolu (BLDC) mootori ja juhtmootori.
Lisaks magnetitele, solenoidmähisele ja Halli efekti anduritele on kõik mootori komponendid trükitud Makerbot Replicator 2-ga.
Videos on näha valmis töötavat mootorit.
See juhis on saadaval pdf-vormingus koos cad-failide ja mootori juhtimisprogrammidega.
Arduino mootori juhtimisprogramm: kasutage faili, vaadake üle, muutke kujundust tasuta või tehke sellega, mida soovite!
See projekt nõuab 3D-printereid, arduino mikrokontrollereid ja põhilisi elektroonilisi tööriistu, nagu multimeeter, ostsilloskoop, toiteallikas ja elektrilised komponendid.
Täielik nimekiri osadest ja tööriistadest, mida kasutan.
Tabelis 1 on näidatud mootori tootmiskulud.
Elektrilisi komponente, nagu takistid ja kondensaatorid, ei arvestata, kuna nende maksumus on mootori kogumaksumusega võrreldes tühine.
Arduino mikrokontrollereid ja akusid arvestamata on mootori valmistamise kogumaksumus 27 dollarit. 71.
Tuleb märkida, et kulude vähendamine ei ole esmatähtis. optimeerimine võib vähendada tootmiskulusid.
Põhimõttel, et mootor peaks olema hõlpsasti kasutatavate hõlpsasti ligipääsetavate osade ehitamiseks, kehtestatakse alalisvoolumootori konstruktsiooni spetsifikatsioonid ja need peaksid pakkuma sarnaseid kvaliteediomadusi paljude kaubanduslike alalisvoolumootorite, väikeste elektriventilaatoritega.
Mootor on kavandatud olema 3-faasiline 4-
polaarne alalisvoolumootor, millel on 4-
N52-ne magnet rootoril ja staatori külge kinnitatud 3-juhtmeline solenoid.
Suurenenud efektiivsuse tõttu väheneb mehaaniliste osade arv ja hõõrdumine, valitakse harjadeta disain.
Magnet N52 on valitud selle tugevuse, hinna ja ligipääsetavuse tõttu.
Jaotises \'bldc mootori juhtimine\' käsitletakse harjadeta mootori juhtimist.
Tabelis 2 on näidatud alalisvoolumootori ja harjamootori võrdlus.
Solenoid pingel
8-12 V, mida juhib elektrilüliti.
Halli andur annab asukohateavet selle kohta, millal vooluringi vahetatakse.
Mootori jõudluse hindamiseks kasutatakse järgmisi võrrandeid, luues seega mootori esialgse disaini.
Kui soovite neid võrrandeid näha, vaadake sissejuhatuses lingitud pdf-i ja need lähevad sassi.
Kahe magneti vaheline jõud teatud kaugusel A võib olla ligikaudu ligikaudne järgmise võrrandiga: F = BmAmBsAs/4g2, kus B on magnetvälja tihedus magneti pinnal ja A on magneti pindala, g on kahe magneti vaheline kaugus.
Bs, solenoidi magnetväli saadakse järgmiselt: B = NIl, kus I on vool, N on pakettide arv ja l on solenoidi pikkus.
Mootori maksimaalne pöördemoment on hinnanguliselt järgmine: t = 2 fr, kus r on raadius ja valik on 25 mm.
Nende võrranditega kombineerituna on võimalik saada antud solenoidi geomeetria sisendvooluga seotud väljundpöördemomendi lineaarne avaldis.
F = 2rbmamasn4g2li valimiseks vajalik pöördemomendi konstant on 40 m-
Nm/A, mis põhineb soovitud jõudlusel võrreldes teiste saadaolevate mootoritega [2].
Elektrooniline juhtahel on vajalik BLDC mootori juhtimiseks.
BLDC mootori pööramiseks, olenevalt rootori asendist, peab mähis olema sisse lülitatud määratud järjekorras.
Rootori asend tuvastatakse staatorisse sisseehitatud Hall-anduri abil.
Joonisel 3 on kujutatud BLDC mootori juhtimisskeemi skemaatiline diagramm.
Halli andur on sisseehitatud kolme mootorimähisega staatorisse, mis annab digitaalse väljundi vastavalt sellele, kas andurile on kõige lähemal Arktika või Antarktika.
Selle digitaalse väljundi põhjal tagab mikrokontroller mootori draiveri faasijärjestuse, varustades seega vastava mähisega.
Igas faasimuutuste järjestuse veerus on mähis, mis on sisse lülitatud positiivse pingega, mähis, mis on sisse lülitatud negatiivse pingega, ja mähis, mis on sisse lülitatud negatiivse pingega.
Faasimuutuste jada koosneb kuuest etapist, mis korreleerivad saalianduri väljundit mähise väljundiga, mis peaks olema sisse lülitatud.
Allolevas tabelis 3 on näide päripäeva pöörlemisest.
Lõplik kujundus koosneb 4 erinevast osast;
Alumine korpus, rootor, ülemine korpus ja solenoid, nagu on näidatud alloleval joonisel 4. Joonis 4: (a)
Alumine kest (b) Rootor (c ) Solenoid (d)
Mootor (e) Ülemine koost.
Kõik osad kuvatakse nende printimise suunas.
Alumine korpus, nagu näidatud joonisel 4 (a)
Mootori alumine kate.
Rootor, nagu näidatud joonisel 4 (b)
, sisaldab 8 magnetit, 4 mootori juhtimiseks ja 4 Halli andurile asukohaandmete edastamiseks.
Nagu on näidatud joonisel 4, libiseb rootor libiseva laagritüübi (d) alumise korpuseni.
Ülaosas olev kest, nagu näidatud joonisel 4 (e)
, Paigaldatud rootorile ja ühendatud mootori sulgemiseks põhjaga.
Ülemine korpus sisaldab 3 saali asendiandurit, samuti kolmnurkset väljalõiget, mis võimaldab kruvitoru korpusesse klõpsata.
Solenoid, nagu on näidatud joonisel 4 (c)
, asetage kolmnurgad nende keskele, et need saaksid kohakuti ülemise korpuse aukudega, mis ise joonduvad vertikaalselt rootori magnetiga.
Kõik eelnevalt kirjeldatud osad on trükitud Makerbot Replicator 2-le.
Osasid saab printida samaaegselt ja erinevad printimisparameetrid annavad tõenäoliselt rahuldavaid tulemusi.
Lõpptoode on trükitud läbipaistvasse PLA-plastikusse, täitekogusega 20% ja täitekogusega 0,20mm
põrandakõrgusega.
Korduvate katsete käigus on leitud, et osad, mis on omavahel ühendatud ilma libisemiseta, nagu ülemine ja alumine kest, tuleks trükkida 0.
Lisage 25 mm kõikidele külgedele, samas kui vabalt libisevad osad, nagu rootorid, tuleks trükkida 0,4
mm kaugusel.
Magnet ja Halli efekti andur prindivad pilu ülaosa paremasse alaossa, kujundades õigesse kohta õige sisemise tühimiku, peatage printimine ja sisestage seade, sisestage see koostusse ja jätkake seejärel printimist.
Sobiv pausi kõrgus on toodud allolevas tabelis 4.
3D-prinditüki saab Makerbotilt eemaldada ja pärast üleliigse plasti eemaldamist parvelt kokku panna.
Need osad tuleks sujuvalt kokku panna ilma suurema vaevata.
Solenoidi solenoid vajab viimast solenoiditöötlust.
Iga solenoid on ümbritsetud umbes 400 korda 26gw magnetliiniga.
Seda protsessi saab kiirendada, keerates puuri otsa solenoidi.
Veenduge, et iga solenoid oleks pakitud samas suunas, nii et saadud solenoidil oleks sama polaarsus.
Kui solenoid on valmis, tuleb need ülaosas oleva kesta sisse klõpsata.
Siin saab ühenduse tugevdamiseks kasutada tugevat liimi.
Vooluahela elemendid tuleks omavahel ühendada vastavalt järgmisele skemaatilisele skeemile.
L6234 mootoridraiveri VCC võib olla vahemikus 7 v kuni 42 V, kuid soovitan mootorit käivitada ilma, et see oleks kõrgem kui 12 V.
Arduino poolt kirjutatud programmi faasimuutuste järjekorra juhtimiseks leiate programmist, mis on kohandatud vastavalt käesolevale juhendile.
Mootori edasise täiustamise võib jagada nelja kategooriasse;
Mehaaniline optimeerimine, tõhususe parandamine, juhtimise täiustamine ja rakendamine. Iga tulevase töö esimene samm peaks olema
pöördemomendi, kiiruse ja tõhususe testimine .
praeguse mootori
Mootori juhtimist saab saavutada tarkvaralise meetodi asemel riistvarameetodil, mis vähendab oluliselt rakendamise kulusid ja ulatust.
Siin on lühike kirjeldus, kuidas seda on võimalik saavutada.
Mootori mehaanilist disaini saab optimeerida paljudes valdkondades.
Solenoidi saab lihtsalt sisestada mootori põhikorpusesse.
Mootori suurust saab oluliselt vähendada.
Asendimagneti suurust saab oluliselt vähendada, et vähendada rootori pöördemomenti.
Mootori konstruktsiooni saab muuta parameetritega ja trükkida erinevates suurustes.
Mootori efektiivsust saab optimeerida, kontrollides pöördemomendi
Kiiruse karakteristikut rakendatud pinge vahemikus.
Kui täielikult optimeeritud 3D-printimise mootorit saab parameetreid määrata ja printida erinevates suurustes ja hinnangutes, on rakenduste valik väga lai.
See on minu evernote'i märkmik, kus on palju artikleid ja linke, mida ma selle projekti tegemise ajal õppisin.
Olulised allikad[1]
Alalisvoolumootori põhiprintsiip –
Padmaraja Yedamale –
Alalisvoolumootori mõistmine
