3D nyomtatott egyenáramú motor

Egy kefe nélküli DC (BLDC) terveztem és 3D-ben nyomtattam Arduino segítségével.
motort és vezérlőmotort
A mágnesek, mágnestekercs és Hall-effektus érzékelők mellett a motor minden alkatrésze Makerbot Replicator 2-vel van nyomtatva.
A videón a kész működő motor látható.
Ez az oktatóanyag pdf formátumban érhető el, a cad fájlokkal és a motorvezérlő programokkal együtt.
Az Arduino motorvezérlő programja: használja a fájlt, tekintse át, módosítsa a dizájnt ingyenesen, vagy csináljon vele, amit akar!
Ehhez a projekthez 3D nyomtatókra, arduino mikrokontrollerekre és alapvető elektronikus eszközökre, például multiméterre, oszcilloszkópra, tápegységre és elektromos alkatrészekre van szükség.
Az általam használt alkatrészek és szerszámok teljes listája.
Az 1. táblázat a motor gyártási költségét mutatja.
Az elektromos alkatrészek, például az ellenállások és a kondenzátorok nem tartoznak bele, mivel a költség elhanyagolható a motor teljes költségéhez képest.
Az Arduino mikrovezérlők és akkumulátorok nélkül a motor gyártási költsége 27 dollár. 71.
Hangsúlyozni kell, hogy nem a költségek csökkentése a fő prioritás. az optimalizálás csökkentheti a termelési költségeket.
Azon az elven alapulva, hogy a motornak könnyen használható, könnyen hozzáférhető alkatrészekből kell állnia, az egyenáramú motor tervezési specifikációi meghatározásra kerülnek, és hasonló minőségi teljesítményt kell nyújtaniuk számos kereskedelmi forgalomban kapható egyenáramú motornak, kis elektromos ventilátornak.
A motort 3-fázisú, 4-pólusú egyenáramú motornak tervezték,
4-
Az N52-es mágnessel a forgórészen és az állórészhez csatlakoztatott 3 vezetékes mágnesszeleppel.
A megnövekedett hatásfok miatt csökken a mechanikai alkatrészek száma, csökken a súrlódás, a kefe nélküli kialakítást választjuk.
Az N52 mágnest erőssége, ára és könnyű hozzáférhetősége miatt választották.
A \'bldc motorvezérlés\' részben a kefe nélküli motorvezérlésről lesz még szó.
A 2. táblázat az egyenáramú motor és a kefemotor összehasonlítását mutatja be. 8-12 V
-os mágnesszelep
, elektromos kapcsoló áramkör vezérli.
A Hall-érzékelő helyinformációkat ad arról, hogy mikor cserélik fel az áramkört.
A következő egyenletek a motor teljesítményének becslésére szolgálnak, így létrehozva a kezdeti motortervet.
Ha látni szeretnéd ezeket az egyenleteket, nézd meg a bevezetőben linkelt pdf-et, és összezavarodnak.
A két mágnes közötti erő egy bizonyos távolságra nagyjából megközelítőleg a következő egyenlettel határozható meg: F = BmAmBsAs/4g2, ahol B a mágneses tér sűrűsége a mágnes felületén, A pedig a mágnes területe, g a két mágnes távolsága.
Bs, a szolenoid mágneses terét a következő képlet adja meg: B = NIl, ahol I az áramerősség, N a csomagok száma, és l a mágnesszelep hossza.
A motorban a maximális nyomaték a következőre becsülhető: t = 2 fr, ahol r a sugár és a kiválasztás 25 mm.
Ezekkel az egyenletekkel kombinálva egy adott mágnesgeometria bemeneti áramához tartozó kimeneti nyomaték lineáris kifejezése nyerhető.
F = 2rbmamasn4g2li a kiválasztáshoz szükséges nyomatékállandó 40 m-
Nm/A a kívánt teljesítmény alapján a többi rendelkezésre álló motorhoz képest [2].
Az elektronikus vezérlőáramkör szükséges a BLDC motorvezérléséhez.
A BLDC motor forgatásához a forgórész helyzetétől függően a tekercset a meghatározott sorrendben be kell kapcsolni.
A forgórész helyzetét az állórészbe ágyazott Hall-érzékelővel érzékeli.
A 3. ábra a BLDC motorvezérlési séma sematikus diagramját mutatja.
A Hall érzékelő az állórészbe van beágyazva három motortekerccsel, amely digitális kimenetet biztosít annak megfelelően, hogy az Északi-sarkvidék vagy az Antarktisz van a legközelebb az érzékelőhöz.
Ezen a digitális kimeneten alapulva a mikrovezérlő biztosítja a fázissorrendet a motor meghajtó számára, így táplálja a megfelelő tekercset.
Minden fázisváltási sorrend oszlopban van egy pozitív feszültségre kapcsolt tekercs, egy negatív feszültségre, és egy negatív feszültségre kapcsolt tekercselés.
A fázisváltási sorrend hat lépésből áll, amelyek korrelálják a Hall-érzékelő kimenetét a bekapcsolandó tekercs kimenetével.
Az alábbi 3. táblázat az óramutató járásával megegyező irányú forgatást mutat be.
A végső terv 4 különböző részből áll;
Alsó ház, rotor, felső ház és mágnesszelep, ahogy az alábbi 4. ábrán látható. 4. ábra: (a)
Alsó héj (b) Rotor (c ) Mágnes (d)
Szerelőmotor (e) Felső egység.
Minden alkatrész a nyomtatási irányban jelenik meg.
Az alsó burkolat, amint az a 4. ábrán látható (a)
A motor alsó burkolata.
A 4 (b) ábrán látható rotor
8 mágnest tartalmaz, 4 a motor meghajtására és 4 a Hall-érzékelő helyzetadatainak továbbítására.
A 4. ábrán látható módon a forgórész a csúszócsapágy-típus alsó héjához csúszik (d).
A héj a tetején, amint az a 4. (e) ábrán látható
, a forgórészre szerelve és alulra csatlakoztatva a motor bezárásához.
A felső ház 3 hall helyzetérzékelőt tartalmaz, valamint egy háromszög alakú kivágást, amely lehetővé teszi a csavarcső bepattanását a házba.
Mágnesszelep a 4. (c) ábrán látható módon
. Helyezzen háromszögeket a közepébe, hogy egy vonalba kerülhessenek a felső ház furataival, amelyek maguk függőlegesen illeszkednek a rotormágneshez.
Az összes korábban leírt alkatrész a Makerbot Replicator 2-n van kinyomtatva.
Az alkatrészek egyidejűleg is nyomtathatók, és a különböző nyomtatási paraméterek valószínűleg kielégítő eredményt adnak.
A végtermék átlátszó PLA műanyagba van nyomtatva, 20%-os töltetmennyiséggel és 0,20mm padlómagassággal
.
Ismételt kísérletek során kiderült, hogy a csúszás nélkül egymáshoz kapcsolódó részeket, például a felső és alsó héjat 0-val kell nyomtatni.
Adjon hozzá 25 mm-t minden oldalhoz, míg a szabadon csúszó alkatrészeket, például a rotorokat, 0,4
mm távolságban kell nyomtatni.
A mágnes és a Hall-effektus érzékelő a rés tetejének jobb aljára nyomtat a megfelelő belső üreg megfelelő helyre történő kialakításával, szünetelteti a nyomtatást és helyezze be a készüléket, helyezze be a szerelvénybe, majd folytassa a nyomtatást.
A megfelelő szünet magasságát az alábbi 4. táblázat tartalmazza.
A 3D-s nyomtatási darab eltávolítható a Makerbotról, és a tutajról a felesleges műanyag eltávolítása után összeállítható.
Ezeket az alkatrészeket zökkenőmentesen kell összeilleszteni, különösebb erőfeszítés nélkül.
A mágnesszelep-szolenoidnak az utolsó mágnesszelep-feldolgozásra van szüksége.
Mindegyik mágnesszelep körülbelül 400-szor van körbetekerve egy 26 gw-os mágnesvonallal.
Ez a folyamat felgyorsítható a fúrószár mágnesszelepének elfordításával.
Győződjön meg arról, hogy minden mágnesszelep ugyanabban az irányban van becsomagolva, hogy a kapott mágnesszelep azonos polaritású legyen.
Ha a mágnesszelep készen áll, be kell pattintani a tetején lévő héjba.
Itt erős ragasztó használható a kapcsolat erősítésére.
Az áramköri elemeket az alábbi vázlatos rajz szerint kell összekapcsolni.
Az L6234 motormeghajtó VCC-je 7 V és 42 V között lehet, de azt javaslom, hogy a motort 12 V-nál magasabb feszültség nélkül fusson
.
A motor jövőbeni fejlesztése négy kategóriába sorolható;
Mechanikai optimalizálás, hatékonyságnövelés, vezérlésfejlesztés és alkalmazás. Minden jövőbeli munka első lépése az
nyomatékának, fordulatszámának és hatékonyságának tesztelése .
aktuális motor
A motor vezérlése inkább hardveres, mint szoftveres módszerrel valósítható meg, ami nagymértékben csökkenti a megvalósítás költségeit és mértékét.
Itt van egy rövid leírás, hogyan lehet ezt elérni-
Sok olyan terület van, ahol a motor mechanikai kialakítása optimalizálható.
A mágnesszelep egyszerűen behelyezhető a motor fő testébe.
A motor mérete jelentősen csökkenthető.
A pozíciómágnes mérete nagymértékben csökkenthető a forgórész nyomatékának csökkentése érdekében.
A motor kialakítása paraméterezhető és többféle méretben nyomtatható.
A motor hatásfoka optimalizálható a nyomaték
fordulatszám karakterisztikájának az alkalmazott feszültség tartományán belüli ellenőrzésével.
Ha a teljesen optimalizált 3D nyomtatómotor paraméterezhető, és többféle méretben és besorolásban nyomtatható, az alkalmazási tartomány nagyon széles lesz.
Ez az én evernote-füzetem, sok cikkel és hivatkozással, amelyeket a projekt során tanulmányoztam.
Fontos források[1]
Az egyenáramú motor alapelve-
Padmaraja Yedamale-
Az egyenáramú motor megértése