Дизајнирао сам и 3Д штампао ДЦ (БЛДЦ)
мотор и управљачки мотор без четкица користећи Ардуино.
Поред магнета, соленоидног намотаја и сензора са Холовим ефектом, све компоненте мотора су штампане помоћу Макербот Реплицатор 2.
Видео приказује готов рад мотора.
Ова инструкција је обезбеђена као пдф заједно са ЦАД датотекама и програмима за контролу мотора.
Ардуиноов програм за контролу мотора: користите датотеку, прегледајте, промените дизајн бесплатно или радите шта год желите са њом!
Овај пројекат захтева 3Д штампаче, ардуино микроконтролере и основне електронске алате као што су мултиметар, осцилоскоп, напајање и електричне компоненте.
Комплетна листа делова и алата које користим.
Табела 1 приказује трошкове производње мотора.
Електричне компоненте као што су отпорници и кондензатори нису укључени јер је трошак занемарљив у односу на укупне трошкове мотора.
Не рачунајући Ардуино микроконтролере и батерије, укупни трошкови производње мотора су 27 долара. 71.
Треба истаћи да смањење трошкова није главни приоритет. оптимизација може смањити трошкове производње.
На основу принципа да мотор треба да буде лак за коришћење лако доступних делова за конструисање, утврђене су спецификације дизајна ДЦ мотора и требало би да обезбеди врсту сличне перформансама квалитета многих комерцијалних ДЦ мотора, малих електричних вентилатора.
Мотор је дизајниран да буде 3-фазни, 4-
поларни ДЦ мотор са 4-
Н52 магнетом на ротору и 3-жичним соленоидом који је причвршћен за статор.
Због повећане ефикасности, број механичких делова је смањен, а трење је смањено, изабран је дизајн без четкица.
Магнет Н52 је изабран због своје снаге, цене и лакоће приступа.
У одељку \'блдц контрола мотора\' даље ће бити речи о контроли мотора без четкица.
Табела 2 приказује поређење између ДЦ мотора и мотора са четком.
Соленоид у
8-12 В, контролисан електричним прекидачем.
Халл сензор ће пружити информације о локацији о томе када ће коло бити замењено.
Следеће једначине се користе за процену перформанси мотора, стварајући тако почетни дизајн мотора.
Ако желите да видите ове једначине, погледајте пдф повезан у уводу и оне ће се забрљати.
Сила између два магнета на А одређеном растојању може бити приближно приближна следећом једначином: Ф = БмАмБсАс/4г2, где је Б густина магнетног поља на површини магнета и А је површина магнета, г је растојање између два магнета.
Бс, магнетно поље соленоида је дато са: Б = НИл, где је И струја, Н је број пакета, а л је дужина соленоида.
У мотору, максимални обртни момент је процењен на: т = 2 фр где је р полупречник и избор је 25 мм.
У комбинацији са овим једначинама, може се добити линеарни израз излазног обртног момента повезаног са улазном струјом дате геометрије соленоида.
Ф = 2рбмамасн4г2ли константа обртног момента потребна за одабир је 40 м-
Нм/А на основу жељених перформанси у односу на друге доступне моторе [2].
Електронско управљачко коло је потребно за контролу мотора БЛДЦ-а.
За ротацију БЛДЦ мотора, у зависности од положаја ротора, намотај се мора укључити дефинисаним редоследом.
Положај ротора се детектује помоћу Холовог сензора уграђеног у статор.
На слици 3 приказан је шематски дијаграм управљачке шеме БЛДЦ мотора.
Холов сензор је уграђен у статор са три намотаја мотора, обезбеђујући дигитални излаз који одговара да ли је Арктик или Антарктик најближи сензору.
На основу овог дигиталног излаза, микроконтролер обезбеђује секвенцу фаза за покретач мотора, напајајући тако напајање одговарајућем намотају.
Свака колона секвенце промене фазе има намотај који се напаја на позитиван напон, намотај који се напаја на негативан напон и намотај на негативан напон.
Редослед промене фазе састоји се од шест корака који корелирају излаз Холовог сензора са излазом намотаја који треба да се укључи.
Табела 3 испод даје пример ротације у смеру казаљке на сату.
Коначни дизајн се састоји од 4 различита дела;
Доње кућиште, ротор, горње кућиште и соленоид као што је приказано на слици 4 испод. Слика 4: (а)
Доња шкољка (б) Ротор (ц ) Соленоид (д)
Мотор склопа (е) Горњи склоп.
Сви делови су приказани у правцу у ком су штампани.
Доње кућиште, као што је приказано на слици 4 (а)
Доњи поклопац мотора.
Ротор, као што је приказано на слици 4 (б)
, садржи 8 магнета, 4 за покретање мотора и 4 за пружање података о положају Холовом сензору.
Као што је приказано на слици 4, ротор клизи до доње шкољке клизног лежаја (д).
Оклоп на врху, као што је приказано на слици 4 (е)
, монтиран на ротор и спојен на дно да затвори мотор.
Горње кућиште садржи 3 сензора положаја Хола, као и троугласти изрез који омогућава да се цев за завртње увуче у кућиште.
Соленоид као што је приказано на слици 4 (ц)
, Поставите троуглове у њихов центар да бисте им омогућили да се поравнају са рупама на горњем кућишту, које се саме поклапају вертикално са магнетом ротора.
Сви претходно описани делови штампани су на Макербот Реплицатор 2.
Делови се могу штампати у исто време, а различити параметри штампања ће вероватно дати задовољавајуће резултате.
Финални производ је штампан у провидној ПЛА пластици, са количином пуњења од 20% и количином пуњења од 0,20мм
висине пода.
Кроз поновљена испитивања, установљено је да делове који су међусобно повезани без клизања, као што су горња и доња шкољка, треба штампати на 0.
Додајте 25 мм на све стране, док делове за слободно клизање, као што су ротори, треба штампати на 0,
4 мм простора около.
Магнет и сензор са Холовим ефектом штампају на десном дну врха празнине тако што ће дизајнирати десну унутрашњу празнину на правом месту, паузирати штампање и убацити уређај, уметнути у склоп, а затим наставити са штампањем.
Одговарајућа висина паузе дата је у табели 4 испод.
Комад за 3Д штампање се може уклонити са Макербота и може се саставити након уклањања вишка пластике са сплава.
Ове делове треба саставити глатко без много напора.
За соленоид соленоид потребна је последња обрада соленоида.
Сваки соленоид је омотан око 400 пута магнетном линијом од 26 гв.
Овај процес се може убрзати окретањем соленоида на бургији.
Уверите се да је сваки соленоид упакован у истом смеру тако да добијени соленоид има исти поларитет.
Када је соленоид спреман, требало би да се угура у шкољку на врху.
Овде се може користити јак лепак за јачање везе.
Елементи кола треба да буду повезани заједно према следећем шематском дијаграму.
ВЦЦ управљачког програма мотора Л6234 може бити било где од 7 в до 42 В, али препоручујем покретање мотора без већег од 12 В.
Програм који је написао Ардуино за контролу редоследа промене фазе може се наћи у програму, који је прилагођен према овом приручнику.
Будуће побољшање мотора може се поделити у четири категорије;
Механичка оптимизација, побољшање ефикасности, побољшање контроле и примена.
Први корак у сваком будућем раду требало би да буде тестирање обртног момента
Брзина и ефикасност тренутног мотора.
Контрола мотора се може постићи хардверском методом, а не софтверском методом, што ће значајно смањити трошкове и обим имплементације.
Ево кратког описа како се то може постићи -
Постоји много области у којима се механички дизајн мотора може оптимизовати.
Соленоид се може једноставно уметнути у главно тело мотора.
Величина мотора се може значајно смањити.
Величина позицијског магнета може се знатно смањити да би се смањио обртни момент ротора.
Дизајн мотора може бити параметризован и штампан у различитим величинама.
Ефикасност мотора се може оптимизовати провером обртног момента Брзинска
карактеристика у опсегу примењеног напона.
Ако се потпуно оптимизовани мотор за 3Д штампање може параметризовати и штампати у различитим величинама и оценама, опсег примене ће бити веома широк.
Ово је моја еверноте бележница са пуно чланака и веза које сам проучавао док сам радио на овом пројекту.
Важни извори[1]
Основни принцип ДЦ мотора-
Падмараја Иедамале-
Разумети ДЦ мотор
