J'ai conçu et imprimé en 3D un moteur et un moteur de commande DC (BLDC) sans balais en utilisant Arduino. En plus des aimants, de l'enroulement du solénoïde et des capteurs d'effet Hall, tous les composants du moteur sont imprimés avec le réplicateur MakerBot 2. La vidéo montre le moteur de travail fini. Cet instructable est fourni sous forme de PDF ainsi que des fichiers CAO et des programmes de contrôle des moteurs. Programme de contrôle moteur d'Arduino S: utilisez le fichier, révisez, modifiez la conception gratuitement ou faites ce que vous voulez! Ce projet nécessite des imprimantes 3D, des microcontrôleurs Arduino et des outils électroniques de base comme le multimètre, l'oscilloscope, l'alimentation et les composants électriques. Liste complète des pièces et des outils que j'utilise. Le tableau 1 montre le coût de fabrication du moteur. Les composants électriques tels que les résistances et les condensateurs ne sont pas inclus car le coût est négligeable par rapport au coût total du moteur. À l'exclusion des micro-contrôles et batteries Arduino, le coût total de la fabrication du moteur est de 27 $. 71. Il convient de souligner que la réduction des coûts n'est pas la priorité absolue. L'optimisation peut réduire les coûts de production. Sur la base du principe que le moteur doit être facile à utiliser des pièces facilement accessibles à construire, les spécifications de conception du moteur CC sont établies et doivent fournir le type similaire aux performances de qualité de nombreux moteurs CC commerciaux, petits ventilateurs électriques. Le moteur est conçu pour être à 4 phases 4- avec 4- un moteur CC l'aimant N52 ND sur le rotor et le solénoïde à 3 fils de la plaie fixé au stator. En raison de l'efficacité accrue, le nombre de pièces mécaniques est réduit et le frottement est réduit, la conception sans balais est sélectionnée. L'aimant N52 est choisi pour sa force, son prix et sa facilité d'accès. Dans la section \ 'BLDC Motor Control \', le contrôle du moteur sans balais sera discuté plus loin. Le tableau 2 montre la comparaison entre le moteur CC et le moteur de la brosse. Solénoïde en 8 à 12 V, contrôlé par un circuit de commutation électrique. Le capteur Hall fournira des informations de localisation sur le moment où le circuit sera échangé. Les équations suivantes sont utilisées pour estimer les performances du moteur, créant ainsi la conception initiale du moteur. Si vous voulez voir ces équations, jetez un œil au PDF lié dans l'intro et ils sont gâchés. La force entre les deux aimants à une certaine distance peut être à peu près approximative avec l'équation suivante: F = BMAMBSAS / 4G2, où B est la densité de champ magnétique à la surface de l'aimant et A est la zone de l'aimant, G est la distance entre deux aimants. BS, le champ magnétique du solénoïde est donné par: b = nil, où i est le courant, n est le nombre de packages, et l est la longueur du solénoïde. Dans le moteur, le couple maximal est estimé: T = 2 FRWhere R est le rayon et la sélection est de 25 mm. Combinée à ces équations, une expression linéaire du couple de sortie associé au courant d'entrée d'une géométrie solénoïde donnée peut être obtenue. F = 2RBMAMASN4G2LI La constante de couple requise pour sélectionner est de 40 m- nm / a en fonction des performances souhaitées par rapport aux autres moteurs disponibles [2]. Le circuit de commande électronique est requis pour la commande du moteur du BLDC. Pour faire pivoter le moteur BLDC, en fonction de la position du rotor, l'enroulement doit être alimenté dans l'ordre défini. La position du rotor est détectée à l'aide du capteur de salle intégré dans le stator. La figure 3 montre un diagramme schématique du schéma de contrôle du moteur BLDC. Le capteur Hall est intégré dans le stator avec trois enroulements moteurs, fournissant une sortie numérique correspondant à la question de savoir si l'Arctique ou l'Antarctique est le plus proche du capteur. Sur la base de cette sortie numérique, le micro-contrôleur fournit la séquence de phase pour le conducteur du moteur, fournissant ainsi la puissance à l'enroulement correspondant. Chaque colonne de séquence de changement de phase a un enroulement alimenté à une tension positive, un enroulement alimenté à une tension négative et un enroulement alimenté à une tension négative. La séquence de changement de phase se compose de six étapes qui corrèlent la sortie du capteur de hall avec la sortie de l'enroulement qui devrait être alimenté. Le tableau 3 ci-dessous donne un exemple de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. La conception finale se compose de 4 parties différentes; Boîtier inférieur, rotor, boîtier supérieur et solénoïde comme indiqué sur la figure 4 ci-dessous. Figure 4: (a) Coque inférieure (b) Rotor (C) Solénoïde (D) Moteur d'assemblage (E) Assemblage supérieur. Toutes les pièces sont affichées dans la direction où elles sont imprimées. L'enceinte inférieure, comme le montre la figure 4 (a) le couvercle inférieur du moteur. Le rotor, comme le montre la figure 4 (b) , contient 8 aimants, 4 pour la conduite du moteur et 4 pour fournir des données de position au capteur de hall. Comme le montre la figure 4, le rotor glisse vers la coquille inférieure du style de roulement coulissant (D). La coque en haut, comme le montre la figure 4 (e) , montée sur le rotor et connectée en bas pour fermer le moteur. Le boîtier supérieur contient 3 capteurs de position en salle, ainsi qu'une découpe triangulaire qui permet au tube à vis de se précipiter dans le boîtier. Solénoïde Comme le montre la figure 4 (c) , placez les triangles au centre d'eux pour leur permettre de s'aligner avec les trous dans le boîtier supérieur, qui eux-mêmes s'alignent verticalement avec l'aimant du rotor. Toutes les pièces décrites précédemment sont imprimées sur MakerBot Replicator 2. Les pièces peuvent être imprimées en même temps, et divers paramètres d'impression sont susceptibles de produire des résultats satisfaisants. Le produit final est imprimé en plastique PLA transparent, avec une quantité de remplissage de 20% et une quantité de remplissage de 0,20 mm de hauteur de plancher. Grâce à des essais répétés, il est constaté que les pièces qui sont connectées ensemble sans glissement, comme les coquilles supérieure et inférieure, doivent être imprimées à 0. Ajouter 25 mm à tous les côtés, tandis que les pièces pour le glissement libre, comme les rotors, doivent être imprimées à 0. 4 mm d'espace autour. Le capteur d'effet aimant et du hall s'imprime au bas droit du haut de l'espace en concevant le vide interne droit au bon endroit, en suscitant l'impression et insérez l'appareil, être inséré dans l'assemblage, puis continuez à imprimer. La hauteur de pause appropriée est donnée dans le tableau 4 ci-dessous. La pièce d'impression 3D peut être retirée du Makerbot et peut être assemblée ensemble après avoir retiré l'excès de plastique du radeau. Ces pièces doivent être assemblées en douceur sans trop d'effort. Le solénoïde solénoïde a besoin du dernier soléno-procédé. Chaque solénoïde est enveloppé environ 400 fois avec une ligne aimant 26gw. Ce processus peut être accéléré en tournant le solénoïde sur le foret. Assurez-vous que chaque solénoïde est emballé dans la même direction afin que le solénoïde résultant ait la même polarité. Une fois le solénoïde prêt, ils doivent être cassés dans la coquille en haut. Une colle forte peut être utilisée ici pour renforcer la connexion. Les éléments du circuit doivent être connectés ensemble en fonction du diagramme schématique suivant. Le VCC du conducteur du moteur L6234 peut être de 7 V à 42 V, mais je recommande de gérer le moteur sans être supérieur à 12 V. Le programme écrit par Arduino pour contrôler l'ordre de changement de phase peut être trouvé dans le programme, qui est adapté selon ce manuel. L'amélioration future du moteur peut être divisée en quatre catégories; Optimisation mécanique, amélioration de l'efficacité, amélioration du contrôle et application. La première étape de tout travail futur devrait être de tester la vitesse et l'efficacité du couple du moteur actuel. Le contrôle du moteur peut être obtenu en utilisant une méthode matérielle plutôt qu'une méthode logicielle, ce qui réduira considérablement le coût et l'échelle de l'implémentation. Voici une brève description de la façon dont cela peut être réalisé - il existe de nombreux domaines où la conception mécanique du moteur peut être optimisée. Le solénoïde peut être simplement inséré dans le corps principal du moteur. La taille du moteur peut être considérablement réduite. La taille de l'aimant de position peut être considérablement réduite pour réduire le couple du rotor. La conception du moteur peut être paramétrée et imprimée dans une variété de tailles différentes. L'efficacité du moteur peut être optimisée en vérifiant la caractéristique de la vitesse du couple dans la plage de tension appliquée. Si le moteur d'impression 3D entièrement optimisé peut être paramétré et imprimé dans une variété de tailles et de notes différentes, la plage d'application sera très large. Ceci est mon cahier Evernote avec beaucoup d'articles et de liens que j'ai étudiés en faisant ce projet. Sources importantes [1] Principe de base du moteur DC - Padmaraja Yedamale - Comprendre le moteur DC
