3D nyomtatott egyenáramú motor

Az Arduino segítségével megterveztem és 3D -s nyomtattam egy kefe nélküli DC (BLDC)
motort és vezérlőmotort.
A mágnesek, a mágnesszelep és a Hall Effect érzékelők mellett a motor összes alkatrészét MakerBot Replicator 2 -vel nyomtatják.
A videó a készmotorot mutatja.
Ezt az oktatható PDF -ként a CAD fájlok és a motorvezérlő programokként szolgálják.
Arduino motoros vezérlési programja: Használja a fájlt, olvassa el a formatervezést ingyen, vagy tegyen meg bármit, amit akar!
A projekthez 3D nyomtatók, Arduino mikrovezérlők és alapvető elektronikus eszközök, például multiméter, oszcilloszkóp, tápegység és elektromos alkatrészek szükségesek.
Az általam használt alkatrészek és eszközök teljes listája.
Az 1. táblázat a motor gyártásának költségeit mutatja.
Az elektromos alkatrészek, például az ellenállások és a kondenzátorok nem szerepelnek, mivel a költségek a motor teljes költségéhez viszonyítva elhanyagolhatók.
Az Arduino mikrovezérlők és akkumulátorok kivételével a motor gyártásának teljes költsége 27 USD. 71.
Hangsúlyozni kell, hogy a költségek csökkentése nem a legfontosabb prioritás. Az optimalizálás csökkentheti a termelési költségeket.
Az alapelv alapján, hogy a motornak könnyen hozzáférhető alkatrészek felépítéséhez kell használni, a DC motor tervezési előírásait kialakítják, és a sok kereskedelmi DC motor, a kis elektromos ventilátorok minőségi teljesítményéhez hasonló fajtát kell biztosítani.
A motort úgy tervezték, hogy 3 fázisú, 4-
sarki egyenáramú motor legyen, 4-
N52 nd mágnessel a forgórészen és az állórészhez rögzített 3 huzalos seb mágnesszelep.
A megnövekedett hatékonyság miatt a mechanikus alkatrészek száma csökken, és a súrlódás csökken, a kefe nélküli kialakítás kiválasztódik.
Az N52 mágnest az ereje, az ár és a könnyű hozzáférés érdekében választják meg.
A \ 'BLDC motorvezérlő \' szakaszban tovább tárgyaljuk a kefe nélküli motorvezérlést.
A 2. táblázat a DC és a kefe motor összehasonlítását mutatja.
Mágnesszelep 8-12
V-os, elektromos kapcsolóáramkörrel vezérelve.
A Hall érzékelő a helymeghatározási információkat tartalmazza arról, hogy mikor cserélik az áramkört.
A motor teljesítményének becslésére a következő egyenleteket használják, ezáltal létrehozva a kezdeti motoros kialakítást.
Ha szeretné látni ezeket az egyenleteket, vessen egy pillantást az Intro -ban kapcsolt PDF -re, és összezavarodnak.
A két mágnes közötti erő egy bizonyos távolságra nagyjából megközelíthető a következő egyenlethez: f = BmambSAS/4G2, ahol B a mágneses mágneses sűrűség a mágnes felületén, és A a mágnes területe, G a két mágnes közötti távolság.
BS, a mágnesszelep mágneses mezőjét az alábbiak adják: b = nulla, ahol i az áram, n a csomagok száma, és l a mágnesszelep hossza.
A motorban a maximális nyomaték becslések szerint: T = 2 FRWHO R a sugara, a kiválasztás pedig 25 mm.
Ezekkel az egyenletekkel kombinálva az adott mágnesszelep -geometria bemeneti áramával társított kimeneti nyomaték lineáris expresszióját kaphatjuk.
F = 2RBMAMASN4G2LI A kiválasztáshoz szükséges nyomaték-állandó 40 m-
nm/a, a kívánt teljesítmény alapján más rendelkezésre álló motorokhoz viszonyítva [2].
A BLDC motorvezérléséhez az elektronikus vezérlőáramkör szükséges.
A BLDC motor forgatásához, a forgórész helyzetétől függően, a tekercset be kell kapcsolni a meghatározott sorrendben.
A rotor helyzetét az állórészbe ágyazott csarnok érzékelőjével észlelik.
A 3. ábra a BLDC motorvezérlő séma vázlatos diagramját mutatja.
A Hall érzékelőt három motoros tekercsbe ágyazzák az állórészbe, amely digitális kimenetet biztosít, amely megfelel annak, hogy az sarkvidék vagy az antarktisz az érzékelőhöz legközelebb áll -e.
Ezen digitális kimenet alapján a mikro-vezérlő biztosítja a motorvezető fázisszekvenciáját, ezáltal biztosítva a megfelelő tekercset.
Mindegyik fázisváltási szekvencia oszlopnak a tekercse van, amely pozitív feszültségre van szüksége, a negatív feszültséghez kapcsolódó tekercset és a negatív feszültséghez kapcsolódó tekercset.
A fázisváltási sorrend hat lépésből áll, amelyek korrelálják a Hall érzékelő kimenetét a behajtandó tekercs kimenetével.
Az alábbi 3. táblázat példát mutat az óramutató járásával megegyező irányba.
A végső kialakítás 4 különböző részből áll;
Az alsó ház, a forgórész, a felső ház és a mágnesszelep, amint az a 4. ábrán látható. 4. ábra: (a)
Alsó héj (b) Rotor (C) mágnesszelep (D)
Összeszerelési motor (E) Felső szerelvény.
Az összes alkatrész a nyomtatott irányba jelenik meg.
Az alsó ház, amint az a 4. ábra (a) ábrán látható,
a motor alsó burkolata.
A forgórész, amint az a 4. (b) ábrán látható
, 8 mágnest, 4 -et tartalmaz a motor vezetésére, és 4 -et a Hall -érzékelő pozíciós adatainak megadására.
Amint a 4. ábrán látható, a forgórész csúszik a csúszócsapágy stílusának alsó héjához (D).
A tetején lévő héj, amint az a 4. ábra (E) ábrán látható
, a forgórészre van felszerelve és az aljára csatlakoztatva a motor bezárásához.
A felső ház 3 előcsarnok-érzékelőt, valamint egy háromszög alakú kivágást tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a csavarcsövet a házba.
A mágnesszelep, amint azt a 4. c) ábra mutatja
, helyezze el a háromszögeket annak közepére, hogy lehetővé tegyék számukra, hogy igazodjanak a felső házban lévő lyukakhoz, amelyek maguk függőlegesen igazodnak a forgórészmágneshez.
Az összes korábban leírt alkatrészt a MakerBot replikátorra nyomtatják 2.
Az alkatrészek egyszerre nyomtathatók, és a különféle nyomtatási paraméterek valószínűleg kielégítő eredményeket hoznak.
A végterméket átlátszó PLA műanyaggal nyomtatják, 20% -os töltési összeggel és 0,2
mm -es padlómagassággal.
Ismételt kísérletek révén kiderül, hogy a csúszás nélkül összekapcsolt alkatrészeket, például a felső és az alsó héjakat 0 -ra kell nyomtatni.
Adjunk hozzá 25 mm -t minden oldalra, míg a szabad csúszáshoz, például a rotorok alkatrészeit 0,4
mm -es tér körül kell nyomtatni.
A mágnes és a Hall Effect érzékelő a rés tetejének jobb aljára nyomtat, a megfelelő belső üreg megtervezésével a megfelelő helyen, szüneteltetve a nyomtatást és beilleszteni az eszközt, behelyezni a szerelvénybe, majd folytatni a nyomtatást.
A megfelelő szünetmagasságot az alábbi 4. táblázat tartalmazza.
A 3D -s nyomtatási darab eltávolítható a MakerBot -ból, és összeszerelhető, miután a felesleges műanyagot eltávolítottuk a tutajból.
Ezeket az alkatrészeket sok erőfeszítés nélkül zökkenőmentesen kell összerakni.
A mágnesszelep mágnesszelepre szükség van az utolsó mágnesszelepítésre.
Mindegyik mágnesszelep kb. 400 -szor van csomagolva egy 26 GW -os mágneses vonallal.
Ez a folyamat felgyorsítható, ha a mágnesszelepet a fúrón elfordítja.
Győződjön meg arról, hogy minden mágnesszelep ugyanabba az irányba van csomagolva, hogy a kapott mágnesszelep azonos polaritással rendelkezik.
Miután a mágnesszelep készen áll, be kell bepattanni a tetején lévő héjba.
Erős ragasztó használható itt a kapcsolat megerősítésére.
Az áramkör elemeit a következő vázlatos diagram szerint kell összekapcsolni.
Az L6234 motorvezető VCC -je 7 V és 42 V között lehet, de azt javaslom
, hogy a motor működtetése nélkül 12.
A motor jövőbeli javulása négy kategóriába sorolható;
Mechanikai optimalizálás, hatékonyságjavítás, vezérlés javítása és alkalmazás. Bármely jövőbeli munka első lépése az
nyomaték sebességének és hatékonyságának tesztelése .
árammotor
A motor vezérlését hardver módszerrel lehet elérni, nem pedig egy szoftver módszerrel, amely jelentősen csökkenti a megvalósítás költségeit és méretét.
Itt található egy rövid leírás arról, hogyan lehet ezt elérni-
sok olyan terület van, ahol a motor mechanikai kialakítása optimalizálható.
A mágnesszelep egyszerűen beilleszthető a motor fő testébe.
A motor mérete jelentősen csökkenthető.
A helyzetmágnes mérete jelentősen csökkenthető, hogy csökkentse a forgórész nyomatékát.
A motoros kialakítás paraméterezhető és különféle méretben nyomtatható.
A motor hatékonysága optimalizálható az
alkalmazott feszültség tartományán belüli nyomaték sebességének ellenőrzésével.
Ha a teljesen optimalizált 3D nyomtató motor paraméterezhető és különféle méretű és besorolásokban nyomtatható, akkor az alkalmazástartomány nagyon széles lesz.
Ez az én Evernote notebookom, ahol sok cikk és link, amelyet a projekt elvégzése közben tanultam.
Fontos források [1]
A DC Motor-
Padmaraja Yedamale-
értsd meg a DC motorot