sem zasnoval in 3D natisnil brezkrtačni enosmerni (BLDC) motor in krmilni motor.
Z Arduinom
Poleg magnetov, elektromagnetnega navitja in Hallovih senzorjev so vse komponente motorja natisnjene z Makerbot Replicator 2.
Videoposnetek prikazuje dokončan delujoč motor.
Ta navodila so na voljo kot pdf skupaj z datotekami cad in programi za nadzor motorja.
Program za krmiljenje motorja Arduino: uporabite datoteko, preglejte, brezplačno spremenite dizajn ali naredite z njim, kar želite!
Ta projekt zahteva 3D tiskalnike, mikrokontrolerje arduino in osnovna elektronska orodja, kot so multimeter, osciloskop, napajalnik in električne komponente.
Celoten seznam delov in orodij, ki jih uporabljam.
Tabela 1 prikazuje stroške izdelave motorja.
Električne komponente, kot so upori in kondenzatorji, niso vključene, ker so stroški zanemarljivi glede na skupne stroške motorja.
Brez mikrokrmilnikov in baterij Arduino je skupni strošek izdelave motorja 27 USD. 71.
Treba je poudariti, da zniževanje stroškov ni glavna prednostna naloga. optimizacija lahko zmanjša proizvodne stroške.
Na podlagi načela, da mora imeti motor enostaven za uporabo lahko dostopne dele za izdelavo, so določene specifikacije zasnove enosmernega motorja, ki bi morale zagotavljati vrsto, podobno kakovosti, kot jo imajo številni komercialni enosmerni motorji, majhni električni ventilatorji.
Motor je zasnovan kot 3-fazni, 4-
polarni enosmerni motor s 4-
N52 nd magnetom na rotorju in 3-žilnim solenoidom, pritrjenim na stator.
Zaradi povečane učinkovitosti, zmanjšanega števila mehanskih delov in zmanjšanega trenja, je izbrana brezkrtačna zasnova.
Magnet N52 je izbran zaradi svoje moči, cene in enostavnega dostopa.
V razdelku \'krmiljenje motorja bldc\' bo nadalje obravnavano krmiljenje brezkrtačnega motorja.
Tabela 2 prikazuje primerjavo med enosmernim motorjem in krtačnim motorjem.
Solenoid v
8-12 V, krmiljen z električnim stikalnim krogom.
Hallov senzor bo zagotovil informacije o lokaciji o tem, kdaj bo tokokrog zamenjan.
Za oceno zmogljivosti motorja se uporabljajo naslednje enačbe, s čimer se ustvari začetna zasnova motorja.
Če si želite ogledati te enačbe, si oglejte pdf s povezavo v uvodu in zapletle se bodo.
Silo med dvema magnetoma na določeni razdalji A je mogoče približno približati z naslednjo enačbo: F = BmAmBsAs/4g2, kjer je B gostota magnetnega polja na površini magneta in A je površina magneta, g je razdalja med dvema magnetoma.
Bs, magnetno polje solenoida je podano z: B = NIl, kjer je I tok, N je število paketov in l je dolžina solenoida.
V motorju je največji navor ocenjen na: t = 2, kjer je r polmer, izbira pa je 25 mm.
V kombinaciji s temi enačbami je mogoče dobiti linearni izraz izhodnega navora, povezanega z vhodnim tokom dane geometrije solenoida.
F = 2rbmamasn4g2li konstanta navora, potrebna za izbiro, je 40 m-
Nm/A glede na želeno zmogljivost glede na druge razpoložljive motorje [2].
Elektronsko krmilno vezje je potrebno za krmiljenje motorja BLDC.
Za vrtenje motorja BLDC mora biti navitje vklopljeno v določenem vrstnem redu, odvisno od položaja rotorja.
Položaj rotorja se zazna s pomočjo Hallovega senzorja, vgrajenega v stator.
Slika 3 prikazuje shematski diagram krmilne sheme motorja BLDC.
Hallov senzor je vgrajen v stator s tremi navitji motorja in zagotavlja digitalni izhod glede na to, ali je Arktika ali Antarktika najbližje senzorju.
Na podlagi tega digitalnega izhoda mikrokrmilnik zagotavlja zaporedje faz za gonilnik motorja in tako napaja ustrezno navitje.
Vsak stolpec zaporedja faznih sprememb ima navitje, napajano na pozitivno napetost, navitje, napajano na negativno napetost, in navitje, napajano na negativno napetost.
Zaporedje spreminjanja faze je sestavljeno iz šestih korakov, ki povezujejo izhod Hallovega senzorja z izhodom navitja, ki ga je treba vklopiti.
Tabela 3 spodaj prikazuje primer vrtenja v smeri urinega kazalca.
Končni dizajn je sestavljen iz 4 različnih delov;
Spodnje ohišje, rotor, zgornje ohišje in solenoid, kot je prikazano na sliki 4 spodaj. Slika 4: (a)
Spodnja lupina (b) Rotor (c ) Solenoid (d)
Montažni motor (e) Zgornji sklop.
Vsi deli so prikazani v smeri tiskanja.
Spodnje ohišje, kot je prikazano na sliki 4 (a)
Spodnji pokrov motorja.
Rotor, kot je prikazan na sliki 4 (b)
, vsebuje 8 magnetov, 4 za pogon motorja in 4 za posredovanje podatkov o položaju Hallovemu senzorju.
Kot je prikazano na sliki 4, rotor zdrsne na spodnjo lupino oblike drsnega ležaja (d).
Lupina na vrhu, kot je prikazano na sliki 4 (e)
, je nameščena na rotorju in povezana z dnom, da zapre motor.
Zgornje ohišje vsebuje 3 senzorje položaja Hall in trikotni izrez, ki omogoča, da se vijačna cev zaskoči v ohišje.
Solenoid, kot je prikazano na sliki 4 (c)
, postavite trikotnike v njihovo sredino, da se lahko poravnajo z luknjami v zgornjem ohišju, ki so same poravnane navpično z magnetom rotorja.
Vsi prej opisani deli so natisnjeni na Makerbot Replicator 2.
Dele je mogoče natisniti hkrati in različni parametri tiskanja bodo verjetno dali zadovoljive rezultate.
Končni izdelek je natisnjen v prozorni plastiki PLA, s količino polnila 20 % in količino polnila 0,20
mm višine tal.
S ponovljenimi poskusi je bilo ugotovljeno, da morajo biti deli, ki so med seboj povezani brez drsenja, kot sta zgornja in spodnja lupina, natisnjeni na 0.
Dodajte 25 mm na vse strani, medtem ko morajo biti deli za prosto drsenje, kot so rotorji, natisnjeni na 0,4
mm prostora naokoli.
Magnet in senzor Hallovega učinka tiskata na desni spodnji del vrha reže, tako da na pravem mestu oblikujete desno notranjo praznino, začasno ustavite tiskanje in vstavite napravo, jo vstavite v sklop in nato nadaljujte s tiskanjem.
Ustrezna višina premora je podana v tabeli 4 spodaj.
Kos 3D-tiska lahko odstranite iz Makerbota in ga lahko sestavite skupaj, potem ko s splava odstranite odvečno plastiko.
Te dele je treba gladko sestaviti brez posebnega truda.
Solenoidni elektromagnet potrebuje zadnjo obdelavo solenoida.
Vsak solenoid je približno 400-krat ovit z magnetno linijo 26 gw.
Ta proces lahko pospešite z vrtenjem solenoida na svedru.
Prepričajte se, da je vsak solenoid zapakiran v isto smer, tako da ima nastali solenoid enako polariteto.
Ko je solenoid pripravljen, jih je treba zaskočiti v lupino na vrhu.
Tukaj lahko uporabite močno lepilo, da okrepite povezavo.
Elemente vezja je treba povezati v skladu z naslednjim shematskim diagramom.
VCC gonilnika motorja L6234 je lahko od 7 V do 42 V, vendar priporočam, da motor deluje, ne da bi bil višji od 12 V.
Program, ki ga je napisal Arduino za nadzor vrstnega reda spreminjanja faz, lahko najdete v programu, ki je prilagojen v skladu s tem priročnikom.
Prihodnje izboljšave motorja lahko razdelimo v štiri kategorije;
Mehanska optimizacija, izboljšanje učinkovitosti, izboljšanje nadzora in uporabe.
Prvi korak pri vsakem prihodnjem delu bi moral biti preizkus vrtilne
frekvence in učinkovitosti trenutnega motorja.
Krmiljenje motorja je mogoče doseči s strojno in ne s programsko metodo, kar bo močno zmanjšalo stroške in obseg izvedbe.
Tukaj je kratek opis, kako je to mogoče doseči -
Obstaja veliko področij, kjer je mogoče optimizirati mehansko zasnovo motorja.
Solenoid lahko preprosto vstavite v glavno telo motorja.
Velikost motorja se lahko bistveno zmanjša.
Velikost pozicijskega magneta je mogoče močno zmanjšati, da se zmanjša navor rotorja.
Zasnova motorja se lahko parametrira in natisne v različnih velikostih.
Učinkovitost motorja je mogoče optimizirati s preverjanjem
karakteristike vrtilnega momenta v območju uporabljene napetosti.
Če je popolnoma optimiziran motor za 3D tiskanje mogoče parametrizirati in natisniti v različnih velikostih in ocenah, bo obseg uporabe zelo širok.
To je moj evernote zvezek z veliko članki in povezavami, ki sem jih študiral med tem projektom.
Pomembni viri [1]
Osnovno načelo enosmernega motorja -
Padmaraja Yedamale -
Razumeti enosmerni motor
