설계하고 인쇄했습니다 . Arduino를 사용하여 브러시리스 DC (BLDC) 모터 및 제어 모터를 자석, 솔레노이드 와인딩 및 홀 효과 센서 외에도 모터의 모든 구성 요소는 MakerBot Replicator 2로 인쇄됩니다. 비디오는 완성 된 작동 모터를 보여줍니다. 이 지침은 CAD 파일 및 모터 제어 프로그램과 함께 PDF로 제공됩니다. Arduino 의 모터 제어 프로그램 : 파일을 사용하고, 검토하고, 디자인을 무료로 변경하거나, 원하는대로 수행하십시오! 이 프로젝트에는 3D 프린터, Arduino 마이크로 컨트롤러 및 멀티 미터, 오실로스코프, 전원 공급 장치 및 전기 부품과 같은 기본 전자 도구가 필요합니다. 내가 사용하는 부품 및 도구의 전체 목록. 표 1은 모터 제조 비용을 보여줍니다. 저항 및 커패시터와 같은 전기 부품은 모터의 총 비용에 비해 비용이 무시할 수 있기 때문에 포함되지 않습니다. Arduino 마이크로 컨트롤러 및 배터리를 제외하고, 모터 제조 비용은 $ 27입니다. 71. 비용 절감이 최우선 과제가 아니라는 점이 지적되어야한다. 최적화는 생산 비용을 줄일 수 있습니다. 모터가 쉽게 접근 할 수있는 부품을 쉽게 만들기 쉽게 만들 수 있다는 원칙에 따라 DC 모터의 설계 사양이 설정되며 많은 상업용 DC 모터, 소형 전기 팬의 품질 성능과 유사한 종류를 제공해야합니다. 모터는 있는 3 상, 4 극 DC 모터 및 고정자에 부착 된 3 개의 와이어 상처 솔레노이드로 설계되었습니다. 로터에 N52 ND 자석이 효율이 증가함에 따라 기계 부품의 수가 줄어들고 마찰이 줄어들고 브러시리스 디자인이 선택됩니다. N52 자석은 강도, 가격 및 접근 용이성을 위해 선택됩니다. \ 'BLDC 모터 컨트롤 \'섹션에서 브러시리스 모터 컨트롤이 더 자세히 설명합니다. 표 2는 DC 모터와 브러시 모터 간의 비교를 보여줍니다. 전기 스위치 회로에 의해 제어되는 8-12V의 솔레노이드 . 홀 센서는 회로가 교환 될시기에 대한 위치 정보를 제공합니다. 다음 방정식은 모터의 성능을 추정하는 데 사용되어 초기 모터 설계를 만듭니다. 이러한 방정식을보고 싶다면 소개에 연결된 PDF를 살펴보고 엉망이됩니다. 특정 거리에서 두 자석 사이의 힘은 다음 방정식과 대략적으로 근사 할 수 있습니다. F = BMAMBSAS/4G2, 여기서 B는 자석 표면의 자기장 밀도이고 A는 자석의 영역이며, G는 두 자석 사이의 거리입니다. BS, 솔레노이드의 자기장은 다음과 같이 주어진다. 모터에서 최대 토크는 다음과 같이 추정됩니다. 이들 방정식과 결합하여, 주어진 솔레노이드 형상의 입력 전류와 관련된 출력 토크의 선형 표현이 얻어 질 수있다. F = 2RBMAMASN4G2LI 선택하는 데 필요한 토크 상수는 다른 사용 가능한 모터에 비해 원하는 성능을 기준으로 40m-nm/a입니다 [2]. 전자 제어 회로는 BLDC의 모터 제어를 위해 필요합니다. 로터의 위치에 따라 BLDC 모터를 회전 시키려면 정의 된 순서대로 권선을 켜야합니다. 로터 위치는 고정자에 내장 된 홀 센서를 사용하여 감지됩니다. 그림 3은 BLDC 모터 제어 체계의 개략도를 보여줍니다. 홀 센서는 3 개의 모터 권선이있는 고정자에 내장되어 북극 또는 남극이 센서에 가장 가까운 지에 해당하는 디지털 출력을 제공합니다. 이 디지털 출력에 기초하여, 마이크로 컨트롤러는 모터 드라이버의 위상 시퀀스를 제공하여 해당 권선에 전력을 공급합니다. 각상의 위상 변화 시퀀스 컬럼은 양의 전압으로 구동되는 와인딩, 음의 전압으로 전원을 켜고 와인딩이 음의 전압으로 전원된다. 위상 변경 시퀀스는 홀 센서 출력과 전원을 켜야하는 권선의 출력과 상관 관계가있는 6 단계로 구성됩니다. 아래 표 3은 시계 방향 회전의 예를 보여줍니다. 최종 디자인은 4 개의 다른 부분으로 구성됩니다. 아래 그림 4와 같이 바닥 하우징, 로터, 상단 하우징 및 솔레노이드. 그림 4 : (a) 하단 쉘 (b) 로터 (c) 솔레노이드 (d) 어셈블리 모터 (e) 상단 어셈블리. 모든 부품은 인쇄 방향으로 표시됩니다. 그림 4 (a) 에 표시된 바와 같이 바닥 인클로저 . 모터의 하단 덮개 그림 4 (b)에 표시된 바와 같이 로터 에는 8 개의 자석, 모터 구동에는 4 개, 홀 센서에 위치 데이터를 제공하기위한 4 개가 포함됩니다. 도 4에 도시 된 바와 같이, 로터는 슬라이딩 베어링 스타일 (d)의 바닥 쉘로 슬라이드한다. 그림 4 (e)에 표시된 것처럼 상단의 쉘은 로터에 장착되고 바닥에 연결되어 모터를 닫습니다. 상단 하우징에는 3 개의 홀 포지션 센서와 스크류 튜브가 하우징에 스냅 할 수있는 삼각 컷 아웃이 포함되어 있습니다. 솔레노이드 그림 4 (c)에 표시된 바와 같이 , 삼각형을 중앙에 놓아 상단 하우징의 구멍과 정렬되도록하는데, 이는 로터 자석과 수직으로 정렬됩니다. 앞에서 설명한 모든 부품은 MakerBot Replicator 2에 인쇄됩니다. 부품은 동시에 인쇄 할 수 있으며 다양한 인쇄 매개 변수는 만족스러운 결과를 생성 할 수 있습니다. 최종 제품은 투명한 PLA 플라스틱으로 인쇄되며 충전량은 20%이며 충전량은 0.20mm 바닥 높이입니다. 반복 시험을 통해 상단 및 하단 쉘과 같이 슬라이딩없이 함께 연결된 부품은 0으로 인쇄해야합니다. 모든면에 25mm를 추가하고 로터와 같은 무료 슬라이딩 부품은 0.4mm 공간으로 인쇄해야합니다. 마그넷 및 홀 효과 센서는 오른쪽 내부 공극을 올바른 장소에 설계하고 장치를 일시 중지하고 삽입 한 다음 조립품에 삽입 한 다음 계속 인쇄합니다. 적절한 일시 중지 높이는 아래 표 4에 나와 있습니다. 3D 프린트 조각은 MakerBot에서 제거 할 수 있으며 뗏목에서 과도한 플라스틱을 제거한 후에 함께 조립할 수 있습니다. 이 부분은 많은 노력없이 부드럽게 조합해야합니다. 솔레노이드 솔레노이드는 마지막 솔레노이드 프로세싱이 필요합니다. 각 솔레노이드는 26GW 자석 라인으로 약 400 회 감싸 봅니다. 이 과정은 드릴 비트에 솔레노이드를 돌려 가속화 될 수 있습니다. 생성 된 솔레노이드가 동일한 극성을 갖도록 각 솔레노이드가 동일한 방향으로 포장되어 있는지 확인하십시오. 솔레노이드가 준비되면 상단의 껍질에 들어가야합니다. 강력한 접착제는 여기에서 연결을 강화하기 위해 사용될 수 있습니다. 회로 요소는 다음 회로도에 따라 서로 연결되어야합니다. L6234 모터 드라이버의 VCC는 7V에서 42V 사이 일 수 있지만 12ish V보다 높지 않고 모터를 실행하는 것이 좋습니다. Arduino가 위상 변경 순서를 제어하기 위해 작성된 프로그램은 프로그램에서 찾을 수 있으며,이 매뉴얼에 따라 조정됩니다. 모터의 향후 개선은 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 기계적 최적화, 효율성 개선, 제어 개선 및 응용. 향후 작업의 첫 번째 단계는 현재 모터의 토크 속도와 효율성을 테스트하는 것입니다. 모터의 제어는 소프트웨어 방법이 아닌 하드웨어 방법을 사용하여 달성 할 수 있으며, 이는 구현의 비용과 규모를 크게 줄일 수 있습니다. 다음은 이것이 어떻게 달성 될 수 있는지에 대한 간단한 설명입니다. 모터의 기계 설계를 최적화 할 수있는 영역이 많이 있습니다. 솔레노이드는 단순히 모터의 본체에 삽입 될 수 있습니다. 모터의 크기는 상당히 줄어들 수 있습니다. 위치 자석의 크기는 로터의 토크를 줄이기 위해 크게 감소 될 수 있습니다. 모터 설계는 다양한 크기로 매개 변수화되고 인쇄 될 수 있습니다. 토크 속도 특성을 점검하여 모터의 효율을 최적화 할 수 있습니다 . 적용된 전압 범위 내에서 완전히 최적화 된 3D 프린팅 모터를 다양한 크기와 등급으로 매개 변수화 및 인쇄 할 수 있다면 응용 프로그램 범위가 매우 넓습니다. 이것은이 프로젝트를 수행하는 동안 공부 한 많은 기사와 링크가 포함 된 Evernote 노트북입니다. 중요한 출처 [1] DC Motor- 의 기본 원리- Padmaraja Yedamale DC 모터 이해
