Jag designade och 3D tryckte en borstlös DC (BLDC) motor och styrmotor med hjälp av Arduino. Förutom magneter, magnetvinkel och halleffektsensorer trycks alla komponenter i motorn med MakerBot Replicator 2. Videon visar den färdiga arbetsmotorn. Denna instruerbara tillhandahålls som PDF tillsammans med CAD -filer och motorstyrningsprogram. Arduino's Motor Control Program: Använd filen, granska, ändra designen gratis eller gör vad du vill med det! Detta projekt kräver 3D -skrivare, arduino -mikrokontroller och grundläggande elektroniska verktyg som multimeter, oscilloskop, strömförsörjning och elektriska komponenter. Komplett lista över delar och verktyg jag använder. Tabell 1 visar kostnaden för att tillverka motorn. Elektriska komponenter som motstånd och kondensatorer ingår inte eftersom kostnaden är försumbar relativt motorns totala kostnad. Exklusive Arduino-mikrokontroller och batterier är den totala kostnaden för att tillverka motorn $ 27. 71. Det bör påpekas att minska kostnaderna inte är högsta prioritet. Optimering kan minska produktionskostnaderna. Baserat på principen att motorn ska vara enkla att använda lättillgängliga delar för att konstruera, är designspecifikationerna för DC -motorn etablerade och bör ge den typ som liknar kvalitetsprestanda för många kommersiella DC -motorer, små elektriska fläktar. Motorn är utformad för att vara 3-fas, 4- polär likströmsmotor med 4- N52 ND-magneten på rotorn och 3-ledningssår magnetventilen fäst vid statorn. På grund av den ökade effektiviteten reduceras antalet mekaniska delar och friktionen reduceras, den borstlösa designen väljs. N52 -magneten väljs för sin styrka, pris och enkel åtkomst. I avsnittet \ 'Bldc Motor Control \' diskuteras borstlös motorstyrning ytterligare. Tabell 2 visar jämförelsen mellan DC -motorn och borstmotorn. Solenoid i 8- 12 V, styrd av en elektrisk omkopplare. Hallsensorn kommer att ge platsinformation om när kretsen byts ut. Följande ekvationer används för att uppskatta motorens prestanda och därmed skapa den ursprungliga motordesignen. Om du vill se dessa ekvationer, ta en titt på PDF -länkade i intro och de blir trasslade. Kraften mellan de två magneterna på ett visst avstånd kan vara ungefär ungefärligt med följande ekvation: F = BMAMBSAS/4G2, där B är magnetfältdensiteten på magnetens yta och A är magnetens yta, G är avståndet mellan två magneter. BS, magnetfältet för magnetventilen ges av: b = noll, där jag är den nuvarande, n är antalet paket och l är solenoidens längd. I motorn beräknas det maximala vridmomentet vara: t = 2 fr var r är radien och valet är 25 mm. Kombinerat med dessa ekvationer kan ett linjärt uttryck av utgångsmomentet associerat med ingångsströmmen för en given magnetventilgeometri erhållas. F = 2RBMAMASN4G2LI Vridmomentkonstanten som krävs för att välja är 40 m- nm/a baserat på önskad prestanda relativt andra tillgängliga motorer [2]. Den elektroniska styrkretsen krävs för motorstyrning av BLDC. För att rotera BLDC -motorn, beroende på rotorns position, måste lindningen slås på i den definierade ordningen. Rotorpositionen detekteras med hallsensorn inbäddad i statorn. Figur 3 visar ett schematiskt diagram över BLDC -motorstyrningsschemat. Hallsensorn är inbäddad i statorn med tre motoriska lindningar, vilket ger en digital utgång som motsvarar om Arktis eller Antarktis är närmast sensorn. Baserat på denna digitala utgång tillhandahåller mikrokontrollen fassekvensen för motordrivrutinen och levererar därmed kraft till motsvarande lindning. Varje fasändringssekvenskolonn har en lindning som slår på till positiv spänning, en lindning slås på till negativ spänning och en lindning slås på till negativ spänning. Fasändringssekvensen består av sex steg som korrelerar Hall -sensorutgången med utgången från lindningen som ska slås på. Tabell 3 nedan ger ett exempel på en medurs rotation. Den slutliga designen består av fyra olika delar; Bottenhus, rotor, topphus och magnetventil som visas i figur 4 nedan. Figur 4: (a) bottenskal (b) rotor (c) magnetventil (d) monteringsmotor (e) toppmontering. Alla delar visas i den riktning de skrivs ut. Den nedre höljet, som visas i figur 4 (a) Motorns bottenskydd. Rotor, som visas i figur 4 (b) , innehåller 8 magneter, 4 för att köra motorn och 4 för att tillhandahålla positionsdata till hallsensorn. Såsom visas i figur 4 glider rotorn till bottenskalet på glidlagerstilen (d). Skalet överst, såsom visas i figur 4 (e) , monterat på rotorn och ansluten till botten för att stänga motorn. Topphuset innehåller 3 hallens positionssensorer, liksom en triangulär utskärning som gör att skruvröret kan knäppas in i huset. Solenoid som visas i figur 4 (c) , placera trianglar i mitten av dem så att de kan anpassa sig till hålen i topphuset, som själva anpassar sig vertikalt med rotormagneten. Alla de delar som beskrivs tidigare skrivs ut på MakerBot -replikatorn 2. Delar kan skrivas ut samtidigt och olika tryckparametrar ger sannolikt tillfredsställande resultat. Slutprodukten är tryckt i transparent PLA -plast, med en fyllningsmängd på 20% och en fyllningsmängd på 20 mm golvhöjd. Genom upprepade försök har det visat sig att delar som är anslutna tillsammans utan glidning, såsom topp- och bottenskal, ska skrivas ut vid 0. Tillsätt 25 mm till alla sidor, medan delar för gratis glidning, såsom rotorer, ska skrivas ut på 0. 4 mm utrymme runt. Magneten och hallens sensorutskrift till höger botten på toppen av gapet genom att utforma rätt inre tomrum på rätt plats, pausa utskrift och sätt in enheten, sättas in i enheten och sedan fortsätta skriva ut. Den lämpliga paushöjden ges i tabell 4 nedan. 3D -utskriftsstycket kan tas bort från Makerbot och kan monteras ihop efter att överskottet av överskott av plasten. Dessa delar bör sammansättas smidigt utan mycket ansträngning. Solenoid magnetventil behöver den sista solenoidbehandlingen. Varje magnetventil är lindad ungefär 400 gånger med en 26 GW -magnetlinje. Denna process kan påskyndas genom att vända magnetventilen på borrbiten. Se till att varje magnetventil är packad i samma riktning så att den resulterande magnetventilen har samma polaritet. När magnetventilen är klar bör de knäppas in i skalet överst. Stark lim kan användas här för att stärka anslutningen. Kretselementen ska anslutas tillsammans enligt följande schematiska diagram. VCC för motorföraren L6234 kan vara allt från 7 V till 42 V, men jag rekommenderar att du kör motorn utan att vara högre än 12ish V. Programmet skriven av Arduino för att kontrollera fasändringsordningen finns i programmet, som är anpassat enligt denna manual. Den framtida förbättringen av motorn kan delas in i fyra kategorier; Mekanisk optimering, effektivitetsförbättring, kontrollförbättring och tillämpning. Det första steget i något framtida arbete bör vara att testa vridmomenthastigheten och effektiviteten hos den nuvarande motoren. Kontrollen av motorn kan uppnås med hjälp av en hårdvarumetod snarare än en mjukvarubetod, vilket kommer att minska implementeringskostnaden och skalaen kraftigt. Här är en kort beskrivning av hur detta kan uppnås- det finns många områden där motorns mekaniska design kan optimeras. Solenoiden kan helt enkelt sättas in i motorens huvudkropp. Motorns storlek kan minskas avsevärt. Storleken på positionsmagneten kan reduceras kraftigt för att minska rotorns vridmoment. Motordesignen kan parametreras och skrivas ut i en mängd olika storlekar. Motorns effektivitet kan optimeras genom att kontrollera vridmomenthastighetsegenskapen inom applicerad spänningsområde. Om den helt optimerade 3D -tryckmotorn kan parametreras och skrivs ut i en mängd olika storlekar och betyg kommer applikationsområdet att vara mycket bredt. Det här är min Evernote -anteckningsbok med många artiklar och länkar jag studerade när jag gjorde detta projekt. Viktiga källor [1] Grundprincipen för DC Motor- Padmaraja Yedamale- Förstå DC Motor
