Zaprojektowałem i wydrukowałem 3D silnik i silnik sterujący bezszczotkowym DC (BLDC) za pomocą Arduino. Oprócz magnesów, elektromagnesów i czujników efektu Halla wszystkie elementy silnika są drukowane za pomocą MakerBot Replikator 2. Film pokazuje gotowy silnik roboczy. Ta instruktaż jest dostarczana jako PDF wraz z plikami CAD i programami sterowania silnikiem. Program sterowania silnikiem Arduino: Użyj pliku, przejrzyj, zmień projekt za darmo lub rób z nim, co chcesz! Ten projekt wymaga drukarek 3D, mikrokontrolerów Arduino i podstawowych narzędzi elektronicznych, takich jak multimetr, oscyloskop, zasilanie i elementy elektryczne. Pełna lista części i narzędzi, których używam. Tabela 1 pokazuje koszt produkcji silnika. Składniki elektryczne, takie jak rezystory i kondensatory, nie są uwzględnione, ponieważ koszt jest znikomy w stosunku do całkowitego kosztu silnika. Z wyłączeniem mikrokontrolerów i akumulatorów Arduino całkowity koszt produkcji silnika wynosi 27 USD. 71. Należy zauważyć, że obniżenie kosztów nie jest najwyższym priorytetem. Optymalizacja może obniżyć koszty produkcji. W oparciu o zasadę, że silnik powinien być łatwy w użyciu, łatwo dostępne części do konstruowania, ustalono specyfikacje projektowe silnika DC i powinny zapewnić podobny do jakości wydajności wielu komercyjnych silników DC, małych wentylatorów elektrycznych. Silnik został zaprojektowany tak, aby był 3-fazowy, 4- polarny silnik DC z 4- magnesem N52 ND na wirniku i 3-przewodowym elektromagnesem podłączonym do stojana. Ze względu na zwiększoną wydajność liczba części mechanicznych jest zmniejszona, a tarcie jest zmniejszone, wybrana jest konstrukcja bezszczotkowa. Magnes N52 jest wybierany ze względu na jego siłę, cenę i łatwość dostępu. W sekcji silnika \ 'BLDC \' bezszczotkowane sterowanie silnikiem zostanie omówione dalej. Tabela 2 pokazuje porównanie silnika DC i silnika szczotki. Elektromagnes w 8-12 V, kontrolowany przez obwód przełącznika elektrycznego. Czujnik Hall dostarczy informacji o lokalizacji o tym, kiedy obwód zostanie zamieniony. Do oszacowania wydajności silnika stosuje się następujące równania, tworząc w ten sposób początkową konstrukcję silnika. Jeśli chcesz zobaczyć te równania, spójrz na PDF połączone we wstępie i są pomieszane. Siła między dwoma magnesami w określonej odległości może być mniej więcej przybliżona z następującym równaniem: F = Bmambsas/4G2, gdzie B jest gęstością pola magnetycznego na powierzchni magnesu, a A jest obszarem magnesu, G jest odległością między dwoma magnesami. BS, pole magnetyczne elektromagnesu jest: B = zero, gdzie I jest prądem, n jest liczbą pakietów, a L jest długością elektromagnesu. W silniku szacuje się, że maksymalny moment obrotowy wynosi: t = 2 frhere r to promień, a wybór wynosi 25 mm. W połączeniu z tymi równaniami można uzyskać liniową ekspresję momentu wyjściowego związanego z prądem wejściowym danej geometrii elektromagnesu. F = 2RBMamasn4G2LI Stała momentu wymagana do wyboru wynosi 40 mm /A w oparciu o pożądaną wydajność w stosunku do innych dostępnych silników [2]. Elektroniczny obwód sterujący jest wymagany do sterowania silnikiem BLDC. Aby obrócić silnik BLDC, w zależności od położenia wirnika, uzwojenie musi być zasilane w określonej kolejności. Pozycja wirnika jest wykrywana za pomocą czujnika Hall osadzonego w stojanie. Rycina 3 pokazuje schemat schematu sterowania silnikiem BLDC. Czujnik Hall jest osadzony w stojanie z trzema uzwojeniami silnika, zapewniając cyfrową moc wyjściową odpowiadającą temu, czy Arktyka czy Antarktyka jest najbliżej czujnika. W oparciu o to cyfrowe wyjście mikrokontroler zapewnia sekwencję fazową sterownika silnika, dostarczając w ten sposób moc do odpowiedniego uzwojenia. Każda kolumna sekwencji zmiany fazy ma zasilanie uzwojenia do napięcia dodatniego, uzwojenia zasilane napięciem ujemnym i uzwojenia zasilane do napięcia ujemnego. Sekwencja zmiany fazy składa się z sześciu kroków, które korelują wyjście czujnika Hall z wyjściem uzwojenia, na którym należy zasilać. Tabela 3 poniżej podaje przykład obrotu zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Ostateczny projekt składa się z 4 różnych części; Obudowa dolna, wirnik, obudowa górna i elektromagnesu, jak pokazano na rysunku 4 poniżej. Rysunek 4: (a) Powłoka dolna (B) Rotor (C) Elektrozawór (D) Silnik zespołu (E) Zespół górny. Wszystkie części są wyświetlane w kierunku, w którym są drukowane. Dolna obudowa, jak pokazano na rysunku 4 (a) dolna pokrywa silnika. Rotor, jak pokazano na rycinie 4 (b) , zawiera 8 magnesów, 4 do prowadzenia silnika i 4 do dostarczania danych położenia do czujnika hali. Jak pokazano na rycinie 4, wirnik przesuwa się do dolnej skorupy stylu łożyska przesuwnego (D). Skorupa u góry, jak pokazano na rysunku 4 (e) , zamontowana na wirniku i podłączona do dołu, aby zamknąć silnik. Górna obudowa zawiera 3 czujniki położenia hali, a także trójkątne wycięcie, które pozwala rurce śrubowej wpaść w obudowę. Elektromagned, jak pokazano na rycinie 4 (c) , umieść trójkąty pośrodku, aby umożliwić im wyrównanie z otworami w górnej obudowie, które same w pionie z magnesem wirnika. Wszystkie opisane wcześniej części są wydrukowane na replikatorze MakerBot 2. Części można drukować jednocześnie, a różne parametry drukowania prawdopodobnie przyniosą zadowalające wyniki. Produkt końcowy jest drukowany w przezroczystym plastiku PLA, z ilością napełniania 20% i wysokością napełniania 0,20 mm wysokości podłogi. Dzięki powtarzanym próbom stwierdzono, że części połączone razem bez poślizgu, takie jak górne i dolne skorupy, powinny być wydrukowane na 0. Dodaj 25 mm do wszystkich stron, podczas gdy części do bezpłatnego przesuwania, takie jak wirniki, powinny być wydrukowane na poziomie 0,4 mm. Magnes i czujnik efektu Hall wydruku na prawym dnie górnej części szczeliny, projektując prawą wewnętrzną pustkę we właściwym miejscu, wstrzymaj drukowanie i wkładaj urządzenie, należy włożyć do zespołu, a następnie kontynuuj drukowanie. Odpowiednia wysokość pauzy podano w tabeli 4 poniżej. Kawałek drukowania 3D można usunąć z Makerbot i można go zmontować po usunięciu nadmiaru plastiku z tratwy. Części te należy płynnie łączyć bez większego wysiłku. Elektrozdenno -elektromagnesu potrzebuje ostatniego elektromagingu. Każdy elektromagnes jest owinięty około 400 razy za pomocą linii magnesu 26GW. Proces ten można przyspieszyć, obracając elektromagneta na wiertło. Upewnij się, że każdy elektromagnes jest pakowany w tym samym kierunku, aby wynikowy elektromagnes ma taką samą polaryzację. Gdy elektromagnes będzie gotowy, należy je złapać w skorupę u góry. Można tu użyć silnego kleju do wzmocnienia połączenia. Elementy obwodu powinny być połączone ze sobą zgodnie z następującym schematem schematu. VCC sterownika silnika L6234 może wynosić od 7 V do 42 V, ale zalecam uruchomienie silnika bez bycia wyższym niż 12ish V. Program napisany przez Arduino w celu kontrolowania kolejności zmiany fazy można znaleźć w programie, który jest dostosowywany zgodnie z tym instrukcją. Przyszła poprawa silnika można podzielić na cztery kategorie; Optymalizacja mechaniczna, poprawa wydajności, poprawa kontroli i zastosowanie. Pierwszym krokiem w każdej przyszłej pracy powinno być przetestowanie prędkości momentu obrotowego i wydajności obecnego silnika. Kontrola silnika można osiągnąć za pomocą metody sprzętowej zamiast metody oprogramowania, która znacznie obniży koszty i skalę implementacji. Oto krótki opis tego, jak można to osiągnąć- istnieje wiele obszarów, w których można zoptymalizować projekt mechaniczny silnika. Elektrozawór można po prostu włożyć do głównego korpusu silnika. Rozmiar silnika można znacznie zmniejszyć. Rozmiar magnesu pozycji można znacznie zmniejszyć, aby zmniejszyć moment obrotowy wirnika. Projekt silnika może być sparametryzowany i wydrukowany w różnych rozmiarach. Wydajność silnika można zoptymalizować, sprawdzając charakterystykę prędkości momentu obrotowego w zakresie zastosowanego napięcia. Jeśli w pełni zoptymalizowany silnik drukowania 3D można sparametryzować i wydrukować w różnych rozmiarach i ocenach, zakres aplikacji będzie bardzo szeroki. To mój notatnik Evernote z wieloma artykułami i linkami, które studiowałem podczas tego projektu. Ważne źródła [1] Podstawowa zasada silnika DC- Padmaraja Yedamale- Zrozumienie silnika DC
