Мен щеткасыз тұрақты ток (BLDC) қозғалтқышын және басқару қозғалтқышын жобаладым және 3D басып шығардым .
Arduino көмегімен
Магниттерден, электромагниттік орамалардан және Холл эффекті датчиктерінен басқа, қозғалтқыштың барлық компоненттері Makerbot Replicator 2 көмегімен басып шығарылады.
Бейнеде дайын жұмыс қозғалтқышы көрсетілген.
Бұл нұсқаулық CAD файлдарымен және моторды басқару бағдарламаларымен бірге pdf түрінде берілген.
Arduino моторын басқару бағдарламасы: файлды пайдаланыңыз, қарап шығыңыз, дизайнды тегін өзгертіңіз немесе онымен қалағаныңызды жасаңыз!
Бұл жоба 3D принтерлер, arduino микроконтроллерлері және мультиметр, осциллограф, қуат көзі және электрлік компоненттер сияқты негізгі электрондық құралдарды қажет етеді.
Мен пайдаланатын бөлшектер мен құралдардың толық тізімі.
1-кестеде қозғалтқышты өндіру құны көрсетілген.
Резисторлар мен конденсаторлар сияқты электрлік компоненттер қосылмайды, өйткені құны қозғалтқыштың жалпы құнына қатысты шамалы.
Arduino микроконтроллерлері мен батареяларын қоспағанда, қозғалтқышты өндірудің жалпы құны $27 құрайды. 71.
Шығындарды азайту бірінші кезектегі міндет емес екенін атап өткен жөн. оңтайландыру өндіріс шығындарын азайтуға мүмкіндік береді.
Қозғалтқышты құрастыру үшін оңай қол жетімді бөлшектерді пайдалану оңай болуы керек деген принципке сүйене отырып, тұрақты ток қозғалтқышының конструкциялық сипаттамалары белгіленеді және көптеген коммерциялық тұрақты ток қозғалтқыштарының, шағын электр желдеткіштерінің сапалы өнімділігін қамтамасыз етуі керек.
Қозғалтқыш 4-
бар 3-фазалы, 4- полярлық тұрақты ток қозғалтқышы ретінде жасалған.
ротордағы N52 магниті және статорға бекітілген 3 сымды оралған соленоиды
Тиімділіктің жоғарылауына байланысты механикалық бөлшектердің саны азаяды, ал үйкеліс азаяды, щеткасыз дизайн таңдалады.
N52 магниті оның күші, бағасы және қол жеткізудің қарапайымдылығы үшін таңдалады.
\'bldc моторды басқару\' бөлімінде щеткасыз қозғалтқышты басқару одан әрі талқыланады.
2-кесте тұрақты ток қозғалтқышы мен щетка қозғалтқышының салыстыруын көрсетеді.
кернеудегі соленоид .
Электрлік қосқыш тізбегімен басқарылатын 8-12 В
Холл сенсоры тізбектің қашан ауыстырылатыны туралы орын ақпаратын береді.
Қозғалтқыштың өнімділігін бағалау үшін келесі теңдеулер пайдаланылады, осылайша бастапқы қозғалтқыш дизайнын жасайды.
Егер сіз осы теңдеулерді көргіңіз келсе, кіріспеде сілтеме берілген pdf файлын қараңыз және олар шатасады.
Белгілі бір қашықтықта екі магнит арасындағы күшті шамамен келесі теңдеу арқылы анықтауға болады: F = BmAmBsAs/4g2, мұнда B - магнит бетіндегі магнит өрісінің тығыздығы және А - магниттің ауданы, g - екі магнит арасындағы қашықтық.
Bs, соленоидтың магнит өрісі берілген: B = NIl, мұндағы I - ток күші, N - пакеттер саны, l - соленоидтың ұзындығы.
Қозғалтқышта максималды айналу моменті келесідей бағаланады: t = 2 fr мұнда r - радиус және таңдау - 25 мм.
Осы теңдеулермен біріктірілген соленоид геометриясының кіріс токымен байланысты шығыс моментінің сызықтық өрнегін алуға болады.
F = 2rbmamasn4g2li таңдау үшін қажетті момент тұрақтысы 40 м-
Нм/А басқа қол жетімді қозғалтқыштарға қатысты қажетті өнімділікке негізделген [2].
Электрондық басқару тізбегі BLDC қозғалтқышын басқару үшін қажет.
BLDC қозғалтқышын айналдыру үшін ротордың орнына байланысты ораманы анықталған тәртіпте қосу керек.
Ротордың орналасуы статорға енгізілген холл сенсорының көмегімен анықталады.
3-суретте BLDC қозғалтқышын басқару схемасының схемалық диаграммасы көрсетілген.
Холл сенсоры үш қозғалтқыш орамасы бар статорға енгізілген, бұл Арктика немесе Антарктика сенсорға ең жақын екеніне сәйкес келетін сандық шығысты қамтамасыз етеді.
Осы сандық шығысқа негізделген микроконтроллер қозғалтқыш драйвері үшін фазалар ретін қамтамасыз етеді, осылайша сәйкес орамаға қуат береді.
Әрбір фазаны өзгерту реттілігінің бағанында оң кернеуге қосылған орам, теріс кернеуге қосылған орам және теріс кернеуге қосылған орам бар.
Фазаны өзгерту тізбегі холл сенсорының шығысын қосу керек орамның шығысымен байланыстыратын алты қадамнан тұрады.
Төмендегі 3-кестеде сағат тілімен айналудың мысалы келтірілген.
Соңғы дизайн 4 түрлі бөліктен тұрады;
Төмендегі 4-суретте көрсетілгендей астыңғы корпус, ротор, үстіңгі корпус және соленоид. 4-сурет: (a)
Астыңғы қабық (b)Ротор (c )Соленоид (d)
Жинақтау қозғалтқышы (e)Үстіңгі жинақ.
Барлық бөліктер басып шығарылатын бағытта көрсетіледі.
Төменгі қоршау, 4-суретте көрсетілгендей (a)
Мотордың төменгі қақпағы.
Ротор, 4 (b) суретінде көрсетілгендей
, 8 магниттен тұрады, қозғалтқышты басқаруға арналған 4 және Холл сенсорына позиция деректерін беру үшін 4.
4-суретте көрсетілгендей, ротор сырғымалы мойынтірек стилінің төменгі қабығына сырғанайды (d).
Жоғарғы жағындағы қабық, 4 (e)-суретте көрсетілгендей
, Роторға орнатылып, қозғалтқышты жабу үшін төменгі жағына жалғанған.
Үстіңгі корпуста залдың позициясының 3 сенсоры, сондай-ақ бұрандалы түтіктің корпусқа өтуіне мүмкіндік беретін үшбұрышты кесінді бар.
4 (c) суретте көрсетілгендей соленоид
, Үшбұрыштарды ротор магнитімен тігінен тураланатын үстіңгі корпустағы саңылаулармен туралау үшін олардың ортасына орналастырыңыз.
Бұрын сипатталған барлық бөліктер Makerbot Replicator 2 жүйесінде басып шығарылады.
Бөлшектерді бір уақытта басып шығаруға болады және әртүрлі басып шығару параметрлері қанағаттанарлық нәтижелер беруі мүмкін.
Соңғы өнім мөлдір PLA пластиктен басып шығарылады, толтыру мөлшері 20% және толтыру мөлшері
еден биіктігі 0. 20 мм.
Қайталанатын сынақтар арқылы, үстіңгі және астыңғы қабықшалар сияқты сырғымай жалғанған бөліктерді 0-де басып шығару керек екені анықталды.
Барлық жағынан 25 мм қосыңыз, ал роторлар сияқты еркін сырғытуға арналған бөліктерді
айналадағы 0. 4 мм бос орынға басып шығару керек.
Магнит және Холл әсерінің сенсоры дұрыс жерде дұрыс ішкі бос орынды жобалау арқылы саңылаудың жоғарғы жағының оң төменгі жағына басып шығарады, басып шығаруды кідіртіңіз және құрылғыны салыңыз, жинаққа енгізіңіз, содан кейін басып шығаруды жалғастырыңыз.
Сәйкес үзіліс биіктігі төмендегі 4-кестеде берілген.
3D басып шығару бөлігін Makerbot-тан алып тастауға болады және салдан артық пластикті алып тастағаннан кейін бірге жинауға болады.
Бұл бөліктерді көп күш жұмсамай, тегіс біріктіру керек.
Соленоидты электромагниттік соңғы өңдеуді қажет етеді.
Әрбір соленоид 26 ГВт магнит сызығымен шамамен 400 рет оралған.
Бұл процесті бұрғы битіндегі соленоидты бұру арқылы жеделдетуге болады.
Әрбір электромагниттің бір бағытта оралғанына көз жеткізіңіз, нәтижесінде алынған соленоид бірдей полярлыққа ие болады.
Соленоид дайын болғаннан кейін оларды жоғарғы жағындағы қабықшаға салу керек.
Бұл жерде байланысты нығайту үшін күшті желім қолдануға болады.
Схема элементтерін келесі схемалық схемаға сәйкес біріктіру керек.
L6234 мотор драйверінің VCC кез келген жерде 7 В-тан 42 В-қа дейін болуы мүмкін, бірақ мен қозғалтқышты 12 В-тан жоғары болмай іске қосуды ұсынамын.
Фазаны өзгерту ретін басқару үшін Arduino жазған бағдарламаны осы нұсқаулыққа сәйкес бейімделген бағдарламадан табуға болады.
Қозғалтқыштың болашақтағы жетілдірілуін төрт санатқа бөлуге болады;
Механикалық оңтайландыру, тиімділікті арттыру, бақылауды жақсарту және қолдану. Кез келген болашақ жұмыстың бірінші қадамы
айналу моментін және жылдамдығын тексеру болуы керек .
ағымдық қозғалтқыштың
Қозғалтқышты басқаруға бағдарламалық қамтамасыз ету әдісінен гөрі аппараттық әдіс арқылы қол жеткізуге болады, бұл іске асыру құны мен ауқымын айтарлықтай төмендетеді.
Міне, оған қалай қол жеткізуге болатыны туралы қысқаша сипаттама -
Мотордың механикалық дизайнын оңтайландыруға болатын көптеген аймақтар бар.
Соленоидты қозғалтқыштың негізгі корпусына жай ғана салуға болады.
Қозғалтқыштың көлемін айтарлықтай азайтуға болады.
Ротордың айналу моментін азайту үшін позициялық магниттің өлшемін айтарлықтай азайтуға болады.
Қозғалтқыштың дизайны әртүрлі өлшемдерде параметрленіп, басып шығарылуы мүмкін.
Қозғалтқыштың тиімділігін
қолданылатын кернеу ауқымында айналу моменті Жылдамдық сипаттамасын тексеру арқылы оңтайландыруға болады.
Толық оңтайландырылған 3D басып шығару қозғалтқышын әртүрлі өлшемдер мен рейтингтерде параметрлеуге және басып шығаруға болатын болса, қолданба ауқымы өте кең болады.
Бұл жобаны орындау кезінде зерттеген көптеген мақалалар мен сілтемелер бар менің evernote жазу кітапшам.
Маңызды көздер[1]
Тұрақты ток қозғалтқышының негізгі принципі-
Падмараджа Йедамале-
Тұрақты ток қозғалтқышын түсіну
