Saya mereka bentuk dan 3D mencetak
Motor DC (BLDC) tanpa berus dan motor kawalan menggunakan Arduino.
Sebagai tambahan kepada magnet, belitan solenoid dan penderia kesan Hall, semua komponen motor dicetak dengan Makerbot Replicator 2.
Video menunjukkan motor yang berfungsi siap.
Pengajaran ini disediakan sebagai pdf bersama-sama dengan fail cad dan program kawalan motor.
Program kawalan motor Arduino: gunakan fail, semak semula, tukar reka bentuk secara percuma atau lakukan apa sahaja yang anda mahu dengannya!
Projek ini memerlukan pencetak 3D, mikropengawal arduino dan alat elektronik asas seperti multimeter, Osiloskop, bekalan kuasa dan komponen elektrik.
Senarai lengkap bahagian dan alatan yang saya gunakan.
Jadual 1 menunjukkan kos pembuatan motor.
Komponen elektrik seperti perintang dan kapasitor tidak disertakan kerana kosnya boleh diabaikan berbanding dengan jumlah kos motor.
Tidak termasuk pengawal mikro dan bateri Arduino, jumlah kos pembuatan motor ialah $27. 71.
Perlu ditegaskan bahawa mengurangkan kos bukanlah keutamaan. pengoptimuman boleh mengurangkan kos pengeluaran.
Berdasarkan prinsip bahawa motor harus mudah digunakan bahagian yang mudah diakses untuk dibina, spesifikasi reka bentuk motor DC ditetapkan, dan harus memberikan jenis yang serupa dengan prestasi kualiti banyak motor DC komersial, kipas elektrik kecil.
Motor direka bentuk untuk menjadi
motor DC 3 fasa, 4- Polar dengan 4-
Magnet N52 nd pada pemutar dan 3 solenoid luka wayar yang dipasang pada stator.
Kerana kecekapan yang meningkat, bilangan bahagian mekanikal dikurangkan, dan geseran dikurangkan, reka bentuk tanpa berus dipilih.
Magnet N52 dipilih untuk kekuatan, harga dan kemudahan aksesnya.
Dalam bahagian \'bldc motor control\', kawalan motor tanpa berus akan dibincangkan dengan lebih lanjut.
Jadual 2 menunjukkan perbandingan antara motor DC dan Motor Berus.
Solenoid dalam 8-
12 V, dikawal oleh litar suis elektrik.
Penderia Hall akan memberikan maklumat lokasi tentang bila litar akan ditukar.
Persamaan berikut digunakan untuk menganggar prestasi motor, dengan itu mencipta reka bentuk motor awal.
Jika anda ingin melihat persamaan ini, lihat pada pdf yang dipautkan dalam intro dan ia menjadi kacau.
Daya antara dua magnet pada Jarak tertentu boleh dianggarkan secara kasar dengan persamaan berikut: F = BmAmBsAs/4g2, dengan B ialah ketumpatan medan magnet pada permukaan magnet dan A ialah luas magnet, g ialah jarak antara dua magnet.
Bs, medan magnet solenoid diberikan oleh: B = NIl, dengan I ialah arus, N ialah bilangan bungkusan, dan l ialah panjang solenoid.
Dalam motor, tork maksimum dianggarkan sebagai: t = 2 dengan r ialah jejari dan pemilihan ialah 25mm.
Digabungkan dengan persamaan ini, ungkapan linear tork keluaran yang dikaitkan dengan arus masukan bagi geometri solenoid tertentu boleh diperolehi.
F = 2rbmamasn4g2li pemalar tork yang diperlukan untuk memilih ialah 40 m-
Nm/A berdasarkan prestasi yang diingini berbanding dengan motor lain yang tersedia [2].
Litar kawalan elektronik diperlukan untuk kawalan motor BLDC.
Untuk memutarkan motor BLDC, bergantung pada kedudukan rotor, belitan mesti dihidupkan mengikut susunan yang ditetapkan.
Kedudukan rotor dikesan menggunakan penderia dewan yang tertanam dalam stator.
Rajah 3 menunjukkan rajah skematik skema kawalan motor BLDC.
Penderia Hall dibenamkan dalam stator dengan tiga belitan motor, memberikan output digital yang sepadan dengan sama ada Artik atau Antartika paling hampir dengan sensor.
Berdasarkan output digital ini, pengawal mikro menyediakan urutan fasa untuk pemandu motor, dengan itu membekalkan kuasa kepada belitan yang sepadan.
Setiap lajur jujukan perubahan fasa mempunyai belitan dihidupkan ke voltan positif, belitan dihidupkan ke voltan negatif dan belitan dihidupkan ke voltan negatif.
Urutan perubahan fasa terdiri daripada enam langkah yang mengaitkan output sensor dewan dengan output belitan yang harus dihidupkan.
Jadual 3 di bawah memberikan contoh putaran mengikut arah jam.
Reka bentuk akhir terdiri daripada 4 bahagian yang berbeza;
Perumah bawah, rotor, perumah atas dan solenoid seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 di bawah. Rajah 4: (a)
Cangkang bawah (b) Rotor (c ) Solenoid (d)
Motor pemasangan (e) Pemasangan atas.
Semua bahagian dipaparkan mengikut arah ia dicetak.
Kepungan bawah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (a)
Penutup bawah motor.
Rotor, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (b)
, Mengandungi 8 magnet, 4 untuk memacu motor, dan 4 untuk menyediakan data kedudukan kepada sensor Hall.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah 4, pemutar meluncur ke cangkerang bawah gaya galas gelongsor (d).
Cangkerang di bahagian atas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (e)
, Dipasang pada rotor dan disambungkan ke bahagian bawah untuk menutup motor.
Perumahan atas mengandungi 3 penderia kedudukan dewan, serta potongan segi tiga yang membolehkan tiub skru masuk ke dalam perumahan.
Solenoid seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 (c)
, Letakkan segi tiga di tengah-tengahnya untuk membolehkannya menjajarkan dengan lubang di perumah atas, yang dengan sendirinya menjajarkan secara menegak dengan magnet rotor.
Semua bahagian yang diterangkan sebelum ini dicetak pada Makerbot Replicator 2.
Bahagian boleh dicetak pada masa yang sama, dan pelbagai parameter cetakan berkemungkinan menghasilkan hasil yang memuaskan.
Produk akhir dicetak dalam plastik PLA lutsinar, dengan jumlah isian 20% dan jumlah isian 0.
ketinggian lantai 20mm.
Melalui ujian berulang, didapati bahagian yang disambungkan bersama tanpa gelongsor, seperti cangkerang atas dan bawah, harus dicetak pada 0.
Tambahkan 25mm ke semua sisi, manakala bahagian untuk gelongsor percuma, seperti rotor, harus dicetak pada
ruang 0. 4mm di sekeliling.
Magnet dan sensor kesan Hall mencetak ke bahagian bawah kanan bahagian atas celah dengan mereka bentuk kekosongan dalaman yang betul di tempat yang betul, jeda pencetakan dan masukkan peranti, dimasukkan ke dalam pemasangan, dan kemudian teruskan mencetak.
Ketinggian jeda yang sesuai diberikan dalam Jadual 4 di bawah.
Sekeping cetakan 3D boleh dikeluarkan dari Makerbot dan boleh dipasang bersama selepas mengeluarkan plastik berlebihan dari rakit.
Bahagian-bahagian ini harus disatukan dengan lancar tanpa banyak usaha.
Solenoid solenoid memerlukan pemprosesan solenoid terakhir.
Setiap solenoid dibalut kira-kira 400 kali dengan garis magnet 26gw.
Proses ini boleh dipercepatkan dengan memutarkan solenoid pada mata gerudi.
Pastikan setiap solenoid dibungkus dalam arah yang sama supaya solenoid yang terhasil mempunyai kekutuban yang sama.
Sebaik sahaja solenoid sudah siap, ia harus dimasukkan ke dalam cangkerang di bahagian atas.
Gam kuat boleh digunakan di sini untuk menguatkan sambungan.
Elemen litar hendaklah disambungkan bersama mengikut rajah skema berikut.
VCC pemandu motor L6234 boleh berada di mana-mana dari 7 v hingga 42 V, tetapi saya mengesyorkan menjalankan motor tanpa lebih tinggi daripada 12ish V.
Program yang ditulis oleh Arduino untuk mengawal susunan perubahan fasa boleh didapati dalam program, yang disesuaikan mengikut manual ini.
Peningkatan masa depan motor boleh dibahagikan kepada empat kategori;
Pengoptimuman mekanikal, peningkatan kecekapan, peningkatan kawalan dan aplikasi.
Langkah pertama dalam mana-mana kerja masa hadapan adalah untuk menguji
Kelajuan tork dan kecekapan motor semasa.
Kawalan motor boleh dicapai menggunakan kaedah perkakasan dan bukannya kaedah perisian, yang akan mengurangkan kos dan skala pelaksanaan dengan banyak.
Berikut ialah penerangan ringkas tentang cara ini boleh dicapai-
Terdapat banyak kawasan di mana reka bentuk mekanikal motor boleh dioptimumkan.
Solenoid hanya boleh dimasukkan ke dalam badan utama motor.
Saiz motor boleh dikurangkan dengan ketara.
Saiz magnet kedudukan boleh dikurangkan dengan banyak untuk mengurangkan tork pemutar.
Reka bentuk motor mungkin berparameter dan dicetak dalam pelbagai saiz yang berbeza.
Kecekapan motor boleh dioptimumkan dengan memeriksa
ciri Kelajuan tork dalam julat voltan yang digunakan.
Jika motor pencetakan 3D yang dioptimumkan sepenuhnya boleh diparameterkan dan dicetak dalam pelbagai saiz dan penilaian yang berbeza, julat aplikasi akan menjadi sangat luas.
Ini adalah buku nota evernote saya dengan banyak artikel dan pautan yang saya pelajari semasa melakukan projek ini.
Sumber penting[1]
Prinsip asas motor DC-
Padmaraja Yedamale-
Fahami motor DC
