Jeg designet og 3D trykket en børsteløs DC (BLDC) motor og kontrollmotor ved hjelp av Arduino. I tillegg til magneter, magnetvikling og Hall -effektsensorer, er alle komponenter i motoren trykt med MakerBot Replicator 2. Videoen viser den ferdige arbeidsmotoren. Denne instruerbare er gitt som PDF sammen med CAD -filer og motorkontrollprogrammer. Arduino 's Motor Control Program: Bruk filen, gjennomgå, endre designen gratis eller gjør hva du vil med den! Dette prosjektet krever 3D -skrivere, Arduino -mikrokontrollere og grunnleggende elektroniske verktøy som multimeter, oscilloskop, strømforsyning og elektriske komponenter. Komplett liste over deler og verktøy jeg bruker. Tabell 1 viser kostnadene for å produsere motoren. Elektriske komponenter som motstander og kondensatorer er ikke inkludert fordi kostnadene er ubetydelige i forhold til motorens totale kostnad. Ekskluderer Arduino mikrokontrollere og batterier, er de totale kostnadene for å produsere motoren $ 27. 71. Det skal påpekes at å redusere kostnadene ikke er topp prioritet. Optimalisering kan redusere produksjonskostnadene. Basert på prinsippet om at motoren skal være enkel å bruke lett tilgjengelige deler for å konstruere, er designspesifikasjonene til DC -motoren etablert, og skal gi den typen som ligner på kvalitetsytelsen til mange kommersielle DC -motorer, små elektriske vifter. Motoren er designet for å være 3-fase, 4- polar DC-motor med 4- N52 ND-magneten på rotoren og 3-tråden såret magnetventilen festet til statoren. På grunn av den økte effektiviteten reduseres antallet mekaniske deler, og friksjonen reduseres, er den børsteløse designen valgt. N52 -magneten er valgt for sin styrke, pris og enkel tilgang. I delen \ 'Bldc Motor Control \' vil børsteløs motorstyring bli diskutert nærmere. Tabell 2 viser sammenligningen mellom DC -motoren og børstemotoren. Magnet i 8- 12 V, kontrollert av en elektrisk bryterkrets. Hallsensoren vil gi informasjon om når kretsen skal byttes. Følgende ligninger brukes til å estimere ytelsen til motoren, og dermed skape den første motoriske utformingen. Hvis du vil se disse ligningene, kan du ta en titt på PDF -filen som er koblet i introen, og de blir rotet opp. Kraften mellom de to magnetene i en viss avstand kan være omtrent omtrentlige med følgende ligning: F = BMAMBSAS/4G2, hvor B er magnetfeltetettheten på overflaten av magneten og A er området til magneten, G er avstanden mellom to magneter. BS, magnetfeltet til magnetventilen er gitt av: B = null, der jeg er strømmen, n er antall pakker, og L er lengden på magnetventilen. I motoren er det maksimale dreiemomentet estimert til å være: t = 2 frhere r er radius og valget er 25 mm. Kombinert med disse ligningene kan et lineært uttrykk for utgangsmomentet assosiert med inngangsstrømmen til en gitt magnetometri oppnås. F = 2rbmamasn4g2li Momentkonstanten som kreves for å velge er 40 m- nm/a basert på ønsket ytelse i forhold til andre tilgjengelige motorer [2]. Den elektroniske kontrollkretsen er nødvendig for motorisk kontroll av BLDC. For å rotere BLDC -motoren, avhengig av rotorens plassering, må viklingen slås på i den definerte rekkefølgen. Rotorposisjonen blir oppdaget ved bruk av hallsensoren innebygd i statoren. Figur 3 viser et skjematisk diagram over BLDC -motorstyringsskjemaet. Hallsensoren er innebygd i statoren med tre motorviklinger, og gir en digital utgang som tilsvarer om Arktis eller Antarktis er nærmest sensoren. Basert på denne digitale utgangen gir mikrokontrolleren fasesekvensen for motordriveren, og gir dermed strøm til den tilsvarende viklingen. Hver faseendringssekvenskolonne har en vikling som er drevet på positiv spenning, en svingete drevet på negativ spenning og en svingete drevet på negativ spenning. Faseendringssekvensen består av seks trinn som korrelerer Hall -sensorutgangen med utgangen fra viklingen som skal drives på. Tabell 3 nedenfor gir et eksempel på rotasjon med klokken. Den endelige designen består av 4 forskjellige deler; Bunnhus, rotor, topphus og magnetventil som vist i figur 4 nedenfor. Figur 4: (a) Bunnskall (b) Rotor (c) Solenoid (D) Monteringsmotor (E) Toppsamling. Alle delene vises i den retningen de er trykt. Bunnkabinettet, som vist i figur 4 (a) bunndekselet på motoren. Rotor, som vist i figur 4 (b) , inneholder 8 magneter, 4 for å kjøre motoren og 4 for å gi posisjonsdata til hallsensoren. Som vist i figur 4, glir rotoren til bunnskallet til glidelagerstilen (D). Skallet øverst, som vist i figur 4 (e) , montert på rotoren og koblet til bunnen for å lukke motoren. Topphuset inneholder 3 hallposisjonssensorer, i tillegg til en trekantet utskjæring som lar skruerøret knipse inn i huset. Magnet som vist i figur 4 (c) , legg trekanter i midten av dem for å la dem samles med hullene i topphuset, som selv samsvarer vertikalt med rotormagneten. Alle delene som er beskrevet tidligere er skrevet ut på MakerBot Replicator 2. Deler kan skrives ut samtidig, og forskjellige utskriftsparametere vil sannsynligvis gi tilfredsstillende resultater. Det endelige produktet er trykt i gjennomsiktig PLA -plast, med en fyllingsmengde på 20% og en fyllingsmengde på 0. 20 mm gulvhøyde. Gjennom gjentatte forsøk er det funnet at deler som er koblet sammen uten glidning, for eksempel topp- og bunnskjellene, skal skrives ut på 0. Tilsett 25 mm til alle sider, mens deler for gratis glidning, for eksempel rotorer, bør skrives ut på 0. 4mm plass rundt. Magnet- og Hall -effektsensorutskriften til høyre bunn av toppen av gapet ved å designe det rette interne tomrommet på rett sted, pause utskrift og sette inn enheten, settes inn i enheten og deretter fortsette utskriften. Den aktuelle pausehøyden er gitt i tabell 4 nedenfor. 3D -utskriftsstykket kan fjernes fra MakerBot og kan settes sammen etter fjerning av overflødig plast fra flåten. Disse delene bør settes sammen jevnt uten mye krefter. Magnet magnetventil trenger den siste solenoidprosessen. Hver magnetventil er pakket rundt 400 ganger med en 26GW magnetlinje. Denne prosessen kan akselereres ved å snu magnetventilen på borebiten. Forsikre deg om at hver magnetventil er pakket i samme retning, slik at den resulterende magneten har samme polaritet. Når magnetventilen er klar, bør de bli snappet inn i skallet på toppen. Sterkt lim kan brukes her for å styrke forbindelsen. Kretelementene skal kobles sammen i henhold til følgende skjematiske diagram. VCC for L6234 -motordriveren kan være hvor som helst fra 7 V til 42 V, men jeg anbefaler å kjøre motoren uten å være høyere enn 12ish V. Programmet skrevet av Arduino for å kontrollere faseendringsrekkefølgen finner du i programmet, som er tilpasset i henhold til denne håndboken. Den fremtidige forbedringen av motoren kan deles inn i fire kategorier; Mekanisk optimalisering, effektivitetsforbedring, forbedring av kontroll og anvendelse. Det første trinnet i et fremtidig arbeid bør være å teste dreiemomenthastigheten og effektiviteten til strømmotoren. Kontrollen av motoren kan oppnås ved bruk av en maskinvaremetode i stedet for en programvaremetode, noe som vil redusere kostnadene og omfanget av implementeringen kraftig. Her er en kort beskrivelse av hvordan dette kan oppnås- det er mange områder der motorens mekaniske utforming kan optimaliseres. Magneten kan ganske enkelt settes inn i motorens hovedkropp. Størrelsen på motoren kan reduseres betydelig. Størrelsen på posisjonsmagneten kan reduseres kraftig for å redusere dreiemomentet til rotoren. Motorutformingen kan parameteriseres og skrives ut i en rekke forskjellige størrelser. Effektiviteten til motoren kan optimaliseres ved å sjekke momenthastighetskarakteristikken innenfor området for påført spenning. Hvis den fullstendig optimaliserte 3D -utskriftsmotoren kan parameteriseres og skrives ut i en rekke forskjellige størrelser og rangeringer, vil applikasjonsområdet være veldig bredt. Dette er min Evernote Notebook med mange artikler og lenker jeg studerte mens jeg gjorde dette prosjektet. Viktige kilder [1] Grunnleggende prinsipp for DC Motor- Padmaraja Yedamale- Forstå DC-motor
