Motor DC impresso em 3D

Eu projetei e 3D imprimi um
motor DC (BLDC) sem escova (BLDC) usando o Arduino.
Além dos ímãs, dos sensores de enrolamento solenóide e efeito de salão, todos os componentes do motor são impressos com o Makerbot Replicator 2.
O vídeo mostra o motor de trabalho acabado.
Este instrutor é fornecido como PDF, juntamente com arquivos CAD e programas de controle de motor.
Programa de Controle Motor de Arduino Motor: Use o arquivo, revise, altere o design gratuitamente ou faça o que quiser!
Este projeto requer impressoras 3D, microcontroladores Arduino e ferramentas eletrônicas básicas como multímetro, osciloscópio, fonte de alimentação e componentes elétricos.
Lista completa de peças e ferramentas que eu uso.
A Tabela 1 mostra o custo da fabricação do motor.
Componentes elétricos, como resistores e capacitores, não estão incluídos porque o custo é insignificante em relação ao custo total do motor.
Excluindo microcontroladores e baterias Arduino, o custo total da fabricação do motor é de US $ 27. 71.
Deve -se ressaltar que reduzir custos não é a principal prioridade. A otimização pode reduzir os custos de produção.
Com base no princípio de que o motor deve ser fácil de usar peças facilmente acessíveis para construir, as especificações de design do motor DC são estabelecidas e deve fornecer o tipo semelhante ao desempenho de qualidade de muitos motores DC comerciais, pequenos ventiladores elétricos.
O motor foi projetado para ser o motor DC 4-
polar de três fases com 4-
o ímã N52 e o rotor e o solenóide de 3 fios preso ao estator.
Devido ao aumento da eficiência, o número de peças mecânicas é reduzido e o atrito é reduzido, o design sem escova é selecionado.
O ímã N52 é escolhido por sua força, preço e facilidade de acesso.
Na seção \ 'BLDC Motor Control \', o controle do motor sem escova será discutido mais.
A Tabela 2 mostra a comparação entre o motor CC e o motor da escova.
Solenóide em 8-12
V, controlado por um circuito de chave elétrica.
O sensor Hall fornecerá informações de localização sobre quando o circuito será trocado.
As seguintes equações são usadas para estimar o desempenho do motor, criando assim o design inicial do motor.
Se você quiser ver essas equações, dê uma olhada no PDF vinculado na introdução e elas ficarem confusas.
A força entre os dois ímãs a uma certa distância pode ser aproximadamente aproximada com a seguinte equação: f = bmambsas/4g2, onde B é a densidade do campo magnético na superfície do ímã e a é a área do ímã, G é a distância entre dois ímãs.
BS, o campo magnético do solenóide é dado por: b = nil, onde eu é a corrente, n é o número de pacotes e l é o comprimento do solenóide.
No motor, o torque máximo é estimado em ser: t = 2 FRwhere r é o raio e a seleção é de 25 mm.
Combinado com essas equações, pode ser obtida uma expressão linear do torque de saída associado à corrente de entrada de uma determinada geometria solenóide.
F = 2rbMamasn4g2li A constante de torque necessária para selecionar é de 40 m-
nm/a com base no desempenho desejado em relação a outros motores disponíveis [2].
O circuito de controle eletrônico é necessário para o controle do motor do BLDC.
Para girar o motor BLDC, dependendo da posição do rotor, o enrolamento deve ser ligado na ordem definida.
A posição do rotor é detectada usando o sensor Hall incorporado no estator.
A Figura 3 mostra um diagrama esquemático do esquema de controle do motor BLDC.
O sensor Hall está incorporado ao estator com três enrolamentos de motor, fornecendo uma saída digital correspondente a se o Ártico ou a Antártico está mais próximo do sensor.
Com base nessa saída digital, o microcontrolador fornece a sequência de fases para o driver do motor, fornecendo energia ao enrolamento correspondente.
Cada coluna de sequência de mudança de fase possui um enrolamento ligado a uma tensão positiva, um enrolamento ligado à tensão negativa e um enrolamento ligado a uma tensão negativa.
A sequência de mudança de fase consiste em seis etapas que correlacionam a saída do sensor do salão com a saída do enrolamento que deve ser ligada.
A Tabela 3 abaixo fornece um exemplo de uma rotação no sentido horário.
O design final consiste em 4 partes diferentes;
Habitação inferior, rotor, alojamento superior e solenóide, como mostrado na Figura 4 abaixo. Figura 4: (a)
Concha inferior (b) Rotor (c) Solenóide (D)
Motor de montagem (e) Conjunto superior.
Todas as peças são exibidas na direção em que são impressas.
O gabinete inferior, como mostrado na Figura 4 (a)
a tampa inferior do motor.
O rotor, como mostrado na Figura 4 (b)
, contém 8 ímãs, 4 para acionar o motor e 4 para fornecer dados de posição ao sensor de salão.
Como mostrado na Figura 4, o rotor desliza para a concha inferior do estilo de mancal deslizante (D).
A concha na parte superior, como mostrado na Figura 4 (e)
, montado no rotor e conectado à parte inferior para fechar o motor.
O alojamento superior contém sensores de posição de 3 salão, bem como um recorte triangular que permite que o tubo de parafuso se encaixe no alojamento.
O solenóide, como mostrado na Figura 4 (c)
, coloque triângulos no centro deles para permitir que eles se alinhem com os orifícios no alojamento superior, que eles mesmos alinham verticalmente com o ímã do rotor.
Todas as peças descritas anteriormente são impressas no MakerBot Replicator 2.
As peças podem ser impressas ao mesmo tempo, e vários parâmetros de impressão provavelmente produzirão resultados satisfatórios.
O produto final é impresso em plástico PLA transparente, com uma quantidade de preenchimento de 20% e uma quantidade de recheio de 0.
Altura do piso de 20 mm.
Através de tentativas repetidas, verifica -se que as peças conectadas juntas sem deslizar, como as conchas superior e inferior, devem ser impressas em 0.
Adicione 25 mm a todos os lados, enquanto peças para deslizamento gratuito, como rotores, devem ser impressas em 0.
Espaço de 4 mm ao redor.
A impressão do sensor de efeito ímã e do salão na parte inferior direita da parte superior da lacuna, projetando o vazio interno direito no local certo, pausando a impressão e insira o dispositivo, seja inserido na montagem e continue imprimindo.
A altura apropriada da pausa é dada na Tabela 4 abaixo.
A peça de impressão 3D pode ser removida do Makerbot e pode ser montada após a remoção do excesso de plástico da balsa.
Essas peças devem ser reunidas sem muito esforço.
O solenóide solenóide precisa do último processamento de solenoid.
Cada solenóide é embrulhado cerca de 400 vezes com uma linha de ímã de 26 GW.
Esse processo pode ser acelerado girando o solenóide na broca.
Certifique -se de que cada solenóide esteja embalado na mesma direção, para que o solenóide resultante tenha a mesma polaridade.
Uma vez que o solenóide estiver pronto, eles devem ser tirados na concha no topo.
A cola forte pode ser usada aqui para fortalecer a conexão.
Os elementos do circuito devem ser conectados juntos de acordo com o seguinte diagrama esquemático.
O VCC do motorista do motor L6234 pode ser de 7 V a 42 V, mas recomendo a execução do motor sem ser superior a 12h V.
O programa escrito por Arduino para controlar a ordem de mudança de fase pode ser encontrado no programa, que é adaptado de acordo com este manual.
A melhoria futura do motor pode ser dividida em quatro categorias;
Otimização mecânica, melhoria da eficiência, melhoria de controle e aplicação.
O primeiro passo em qualquer trabalho futuro deve ser testar a
velocidade de torque e a eficiência do motor atual.
O controle do motor pode ser alcançado usando um método de hardware em vez de um método de software, que reduzirá bastante o custo e a escala da implementação.
Aqui está uma breve descrição de como isso pode ser alcançado-
existem muitas áreas em que o design mecânico do motor pode ser otimizado.
O solenóide pode ser simplesmente inserido no corpo principal do motor.
O tamanho do motor pode ser significativamente reduzido.
O tamanho do ímã da posição pode ser bastante reduzido para reduzir o torque do rotor.
O design do motor pode ser parametrizado e impresso em uma variedade de tamanhos diferentes.
A eficiência do motor pode ser otimizada verificando a
característica da velocidade de torque dentro da faixa de tensão aplicada.
Se o motor de impressão 3D totalmente otimizado puder ser parametrizado e impresso em uma variedade de tamanhos e classificações diferentes, a faixa de aplicação será muito ampla.
Este é o meu caderno Evernote com muitos artigos e links que estudei ao fazer este projeto.
Fontes importantes [1]
Princípio básico do motor-
padmaraja yedamale-
compreenda o motor DC