tasarladım ve 3D çıktısını aldım .
Arduino kullanarak fırçasız DC (BLDC) Motor ve kontrol motorunu
Mıknatıslar, solenoid sargı ve Hall etkisi sensörlerine ek olarak motorun tüm bileşenleri Makerbot Replicator 2 ile basılmıştır.
Videoda, çalışan motorun bitmiş hali gösterilmektedir.
Bu talimat, cad dosyaları ve motor kontrol programları ile birlikte pdf olarak sağlanmaktadır.
Arduino'nun motor kontrol programı: dosyayı kullanın, inceleyin, tasarımı ücretsiz olarak değiştirin veya onunla istediğinizi yapın!
Bu proje için 3D yazıcılar, arduino mikrokontrolörleri ve multimetre, Osiloskop, güç kaynağı ve elektrikli bileşenler gibi temel elektronik araçlar gerekir.
Kullandığım parçaların ve araçların tam listesi.
Tablo 1 motorun imalat maliyetini göstermektedir.
Dirençler ve kapasitörler gibi elektrikli bileşenler dahil değildir çünkü maliyet, motorun toplam maliyetine göre ihmal edilebilir düzeydedir.
Arduino mikro denetleyicileri ve pilleri hariç, motorun toplam üretim maliyeti 27 dolardır. 71.
Maliyetlerin azaltılmasının birinci öncelik olmadığını belirtmek gerekir. optimizasyon üretim maliyetlerini azaltabilir.
Motorun kullanımı kolay, kolayca erişilebilen parçalara sahip olması gerektiği ilkesine dayanarak, DC motorun tasarım özellikleri oluşturulmuştur ve birçok ticari DC motorun, küçük elektrikli fanların kalite performansına benzer türde olmalıdır. Motor
olarak tasarlanmıştır .
bulunan, 3 fazlı, 4 kutuplu DC motor
, rotor üzerinde 4 adet N52 mıknatıs ve statora bağlı 3 telli sargılı solenoid
Verimliliğin artması, mekanik parça sayısının azalması ve sürtünmenin azalması nedeniyle fırçasız tasarım seçilmiştir.
N52 mıknatısı gücü, fiyatı ve erişim kolaylığı nedeniyle seçilmiştir.
\'bldc motor kontrolü\' bölümünde Fırçasız motor kontrolü daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Tablo 2 DC motor ile Fırça Motoru arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir. 8-12 V'luk
solenoid
, bir elektrik anahtar devresi tarafından kontrol edilir.
Hall sensörü, devrenin ne zaman değiştirileceğine ilişkin konum bilgisi sağlayacaktır.
Aşağıdaki denklemler motorun performansını tahmin etmek ve böylece ilk motor tasarımını oluşturmak için kullanılır.
Bu denklemleri görmek istiyorsanız girişte bağlantısı verilen pdf'e bir göz atın, her şey karışır.
Belirli bir mesafedeki iki mıknatıs arasındaki kuvvet, kabaca aşağıdaki denklemle yaklaşık olarak hesaplanabilir: F = BmAmBsAs/4g2, burada B, mıknatısın yüzeyindeki manyetik alan yoğunluğu ve A, mıknatısın alanıdır, g, iki mıknatıs arasındaki mesafedir.
Bs, solenoidin manyetik alanı şu şekilde verilir: B = NIL, burada I akımdır, N paket sayısıdır ve l solenoidin uzunluğudur.
Motorda maksimum torkun şu şekilde olduğu tahmin edilmektedir: t = 2 fr burada r yarıçaptır ve seçim 25 mm'dir.
Bu denklemlerle birleştirildiğinde, belirli bir solenoid geometrisinin giriş akımıyla ilişkili çıkış torkunun doğrusal bir ifadesi elde edilebilir.
F = 2rbmamasn4g2li Seçilmesi gereken tork sabiti,
mevcut diğer motorlara göre istenen performansa bağlı olarak 40 m-Nm/A'dır [2].
BLDC'nin motor kontrolü için elektronik kontrol devresi gereklidir.
BLDC motorunu rotorun konumuna bağlı olarak döndürmek için sargının tanımlanan sıraya göre açılması gerekir.
Rotor konumu, statora gömülü hall sensörü kullanılarak tespit edilir.
Şekil 3, BLDC motor kontrol şemasının şematik diyagramını göstermektedir.
Hall sensörü, üç motor sargısıyla statorun içine yerleştirilmiştir ve sensöre en yakın bölgenin Arktik mi yoksa Antarktik mi olduğuna karşılık gelen bir dijital çıkış sağlar.
Mikro denetleyici, bu dijital çıkışa dayanarak motor sürücüsü için faz sırasını sağlar ve böylece ilgili sargıya güç sağlar.
Her bir faz değişim sırası sütunu, pozitif voltajla çalıştırılan bir sargıya, negatif voltajla çalıştırılan bir sargıya ve negatif voltajla çalıştırılan bir sargıya sahiptir.
Faz değişim dizisi, hall sensörü çıkışını, açılması gereken sargının çıkışıyla ilişkilendiren altı adımdan oluşur.
Aşağıdaki Tablo 3'te saat yönünde dönüş örneği verilmektedir.
Nihai tasarım 4 farklı parçadan oluşuyor;
Alt muhafaza, rotor, üst muhafaza ve solenoid aşağıdaki Şekil 4'te gösterildiği gibidir. Şekil 4: (a)
Alt kabuk (b)Rotor (c )Solenoid (d)
Montaj motoru (e)Üst montaj.
Tüm parçalar yazdırıldıkları yönde görüntülenir.
Şekil 4'te gösterildiği gibi alt muhafaza (a)
Motorun alt kapağı.
Rotor, Şekil 4 (b)'de gösterildiği gibi
, 4'ü motoru sürmek için ve 4'ü Hall sensörüne konum verileri sağlamak için olmak üzere 8 mıknatıs içerir.
Şekil 4'te gösterildiği gibi rotor, kayar yatak stilinin (d) alt kabuğuna doğru kayar.
Üstteki kabuk, Şekil 4(e)'de gösterildiği gibi
, rotorun üzerine monte edilir ve motoru kapatmak için alta bağlanır.
Üst mahfaza, 3 hol konum sensörünün yanı sıra vidalı borunun mahfazaya oturmasını sağlayan üçgen bir kesik içerir.
Şekil 4 (c)'de gösterildiği gibi solenoidi
, rotor mıknatısıyla dikey olarak hizalanan üst muhafazadaki deliklerle hizalanmalarını sağlamak için ortasına üçgenler yerleştirin.
Daha önce açıklanan tüm parçalar Makerbot Replicator 2'de yazdırılır.
Parçalar aynı anda yazdırılabilir ve çeşitli yazdırma parametrelerinin tatmin edici sonuçlar vermesi muhtemeldir.
Nihai ürün, %20 dolum miktarı ve 0,20mm
taban yüksekliğinde dolum miktarı ile şeffaf PLA plastik üzerine basılmaktadır.
Tekrarlanan denemeler sonucunda, üst ve alt kabuklar gibi kaymadan birbirine bağlanan parçaların 0 olarak basılması gerektiği bulunmuştur.
Her tarafa 25 mm eklenirken, rotorlar gibi serbest kayan parçaların
etrafında 0,4 mm boşlukla basılması gerektiği bulunmuştur.
Mıknatıs ve Hall etkisi sensörü, doğru iç boşluğu doğru yerde tasarlayarak boşluğun üst kısmının sağ alt kısmına baskı yapar, yazdırmayı duraklatır ve cihazı yerleştirir, düzeneğe yerleştirir ve ardından yazdırmaya devam eder.
Uygun duraklama yüksekliği aşağıdaki Tablo 4'te verilmiştir.
3D baskı parçası Makerbot'tan çıkarılabilir ve fazla plastik saldan çıkarıldıktan sonra bir araya getirilebilir.
Bu parçalar fazla çaba harcamadan sorunsuz bir şekilde bir araya getirilmelidir.
Solenoid solenoidinin son solenoid işlemine ihtiyacı vardır.
Her bir solenoid, 26gw'lik bir mıknatıs hattıyla yaklaşık 400 kez sarılır.
Bu işlem, matkap ucundaki solenoidin döndürülmesiyle hızlandırılabilir.
Ortaya çıkan solenoidin aynı polariteye sahip olması için her bir solenoidin aynı yönde paketlendiğinden emin olun.
Solenoid hazır olduğunda üstteki kabuğa oturtulmaları gerekir.
Bağlantıyı güçlendirmek için burada güçlü yapıştırıcı kullanılabilir.
Devre elemanları aşağıdaki şematik diyagrama göre birbirine bağlanmalıdır.
L6234 motor sürücüsünün VCC'si 7 v ila 42 V arasında herhangi bir yerde olabilir, ancak motoru 12ish V'den yüksek olmadan çalıştırmanızı öneririm.
Faz değişim sırasını kontrol etmek için Arduino tarafından yazılan program, bu kılavuza göre uyarlanan programda bulunabilir.
Motorun gelecekteki gelişimi dört kategoriye ayrılabilir;
Mekanik optimizasyon, verimlilik iyileştirme, kontrol iyileştirme ve uygulama. Gelecekteki herhangi bir çalışmanın ilk adımı
tork Hızını ve verimliliğini test etmek olmalıdır .
, mevcut motorun
Motorun kontrolü, yazılım yöntemi yerine donanım yöntemi kullanılarak gerçekleştirilebilir, bu da uygulamanın maliyetini ve ölçeğini büyük ölçüde azaltacaktır.
Aşağıda bunun nasıl başarılabileceğine dair kısa bir açıklama yer almaktadır.
Motorun mekanik tasarımının optimize edilebileceği birçok alan vardır.
Solenoid, motorun ana gövdesine kolayca yerleştirilebilir.
Motorun boyutu önemli ölçüde azaltılabilir.
Rotorun torkunu azaltmak için konum mıknatısının boyutu büyük ölçüde azaltılabilir.
Motor tasarımı parametrelendirilebilir ve çeşitli farklı boyutlarda basılabilir.
Motorun verimliliği,
uygulanan voltaj aralığında tork Hızı karakteristiği kontrol edilerek optimize edilebilir.
Tamamen optimize edilmiş 3D baskı motoru parametrelendirilebilir ve farklı boyutlarda ve derecelendirmelerde basılabilirse uygulama aralığı çok geniş olacaktır.
Bu, bu projeyi yaparken üzerinde çalıştığım birçok makale ve bağlantının bulunduğu evernote not defterim.
Önemli kaynaklar[1]
DC motorun temel prensibi-
Padmaraja Yedamale-
DC motorunu anlama
