Tôi đã thiết kế và 3D in một động cơ và động cơ điều khiển DC (BLDC) không chổi than bằng Arduino. Ngoài nam châm, cuộn dây điện từ và các cảm biến hiệu ứng Hall, tất cả các thành phần của động cơ được in bằng bộ sao chép Makerbot 2. Video cho thấy động cơ hoạt động đã hoàn thành. Có thể hướng dẫn này được cung cấp dưới dạng PDF cùng với các tệp CAD và các chương trình điều khiển động cơ. Chương trình điều khiển động cơ của Arduino: Sử dụng tệp, xem xét, thay đổi thiết kế miễn phí hoặc làm bất cứ điều gì bạn muốn với nó! Dự án này yêu cầu máy in 3D, vi điều khiển Arduino và các công cụ điện tử cơ bản như vạn năng, máy hiện sóng, nguồn điện và các thành phần điện. Danh sách đầy đủ các bộ phận và công cụ tôi sử dụng. Bảng 1 cho thấy chi phí sản xuất động cơ. Các thành phần điện như điện trở và tụ điện không được bao gồm vì chi phí không đáng kể so với tổng chi phí của động cơ. Không bao gồm các bộ điều khiển vi mô Arduino và pin, tổng chi phí sản xuất động cơ là 27 đô la. 71. Cần phải chỉ ra rằng việc giảm chi phí không phải là ưu tiên hàng đầu. Tối ưu hóa có thể giảm chi phí sản xuất. Dựa trên nguyên tắc là động cơ nên dễ sử dụng các bộ phận dễ dàng để xây dựng, các thông số kỹ thuật của động cơ DC được thiết lập và sẽ cung cấp loại tương tự như hiệu suất chất lượng của nhiều động cơ DC thương mại, quạt điện nhỏ. Động cơ được thiết kế là động cơ DC 3 pha, 4 cực với nam châm N52 ND trên cánh quạt và điện từ vết thương 3 dây được gắn vào stato. Do hiệu quả tăng lên, số lượng các bộ phận cơ học bị giảm và ma sát bị giảm, thiết kế không chổi than được chọn. Nam châm N52 được chọn cho sức mạnh, giá cả và dễ tiếp cận. Trong phần \ 'Bldc Motor Control \', điều khiển động cơ không chổi than sẽ được thảo luận thêm. Bảng 2 cho thấy sự so sánh giữa động cơ DC và động cơ bàn chải. Điện từ trong 8- 12 V, được điều khiển bởi mạch công tắc điện. Cảm biến Hall sẽ cung cấp thông tin vị trí về thời điểm mạch sẽ được hoán đổi. Các phương trình sau được sử dụng để ước tính hiệu suất của động cơ, do đó tạo ra thiết kế động cơ ban đầu. Nếu bạn muốn xem các phương trình này, hãy xem PDF được liên kết trong phần giới thiệu và chúng bị rối. Lực giữa hai nam châm ở một khoảng cách nhất định có thể gần đúng với phương trình sau: F = BMAMBSAS/4G2, trong đó B là mật độ từ trường trên bề mặt của nam châm và A là diện tích của nam châm, G là khoảng cách giữa hai nam châm. BS, từ trường của điện từ được cho bởi: b = nil, trong đó tôi là dòng điện, n là số lượng gói và l là chiều dài của điện từ. Trong động cơ, mô -men xoắn cực đại được ước tính là: t = 2 FLWOE R là bán kính và lựa chọn là 25 mm. Kết hợp với các phương trình này, một biểu thức tuyến tính của mô -men xoắn đầu ra liên quan đến dòng điện đầu vào của một hình học điện từ đã cho. F = 2rbmamasn4g2li hằng số mô-men xoắn cần thiết để chọn là 40 m- nm/a dựa trên hiệu suất mong muốn so với các động cơ có sẵn khác [2]. Mạch điều khiển điện tử là cần thiết cho điều khiển động cơ của BLDC. Để xoay động cơ BLDC, tùy thuộc vào vị trí của rôto, cuộn dây phải được cung cấp theo thứ tự được xác định. Vị trí rôto được phát hiện bằng cảm biến Hall được nhúng trong stato. Hình 3 cho thấy một sơ đồ sơ đồ của sơ đồ điều khiển động cơ BLDC. Cảm biến hội trường được nhúng trong stato với ba cuộn dây động cơ, cung cấp đầu ra kỹ thuật số tương ứng với việc Bắc Cực hay Nam Cực là gần nhất với cảm biến. Dựa trên đầu ra kỹ thuật số này, bộ điều khiển vi mô cung cấp trình tự pha cho trình điều khiển động cơ, do đó cung cấp năng lượng cho cuộn dây tương ứng. Mỗi cột trình tự thay đổi pha có một cuộn dây được cung cấp năng lượng cho điện áp dương, một cuộn dây được cung cấp năng lượng cho điện áp âm và một cuộn dây có điện áp âm. Trình tự thay đổi pha bao gồm sáu bước tương quan đầu ra cảm biến Hall với đầu ra của cuộn dây nên được cung cấp. Bảng 3 bên dưới đưa ra một ví dụ về xoay theo chiều kim đồng hồ. Thiết kế cuối cùng bao gồm 4 phần khác nhau; Vỏ dưới cùng, rôto, vỏ trên cùng và điện từ như trong Hình 4 dưới đây. Hình 4: (a) Vỏ dưới (b) Rôto (c) điện từ (d) Động cơ lắp ráp (E) Lắp ráp trên cùng. Tất cả các phần được hiển thị theo hướng chúng được in. Vỏ dưới cùng, như trong Hình 4 (a) nắp dưới của động cơ. Rôto, như trong Hình 4 (b) , chứa 8 nam châm, 4 để điều khiển động cơ và 4 để cung cấp dữ liệu vị trí cho cảm biến Hall. Như được hiển thị trong Hình 4, rôto trượt xuống vỏ dưới cùng của kiểu vòng bi trượt (D). Vỏ ở trên cùng, như trong Hình 4 (e) , được gắn trên rôto và kết nối với phía dưới để đóng động cơ. Nhà ở trên cùng chứa 3 cảm biến vị trí hội trường, cũng như một đường cắt hình tam giác cho phép ống vít chụp vào vỏ. Điện từ như trong Hình 4 (c) , đặt các hình tam giác ở giữa chúng để cho phép chúng căn chỉnh với các lỗ trong vỏ trên cùng, chúng tự căn chỉnh theo chiều dọc với nam châm rôto. Tất cả các phần được mô tả trước đó được in trên Makerbot Replicator 2. Các bộ phận có thể được in cùng một lúc và các tham số in khác nhau có khả năng tạo ra kết quả thỏa đáng. Sản phẩm cuối cùng được in bằng nhựa PLA trong suốt, với số tiền làm đầy là 20% và lượng lấp đầy 0. Tầng 20 mm. Thông qua các thử nghiệm lặp đi lặp lại, người ta thấy rằng các phần được kết nối với nhau mà không trượt, chẳng hạn như vỏ trên và dưới, nên được in ở 0. Thêm 25 mm vào tất cả các cạnh, trong khi các bộ phận để trượt miễn phí, chẳng hạn như cánh quạt, nên được in ở 0. 4mm không gian xung quanh. Bộ cảm biến hiệu ứng nam châm và Hall ở phía dưới bên phải của phần trên của khoảng trống bằng cách thiết kế khoảng trống bên trong bên phải ở đúng vị trí, tạm dừng in và chèn thiết bị, được đưa vào lắp ráp, sau đó tiếp tục in. Chiều cao tạm dừng thích hợp được đưa ra trong Bảng 4 dưới đây. Các mảnh in 3D có thể được loại bỏ khỏi nhà sản xuất và có thể được lắp ráp với nhau sau khi loại bỏ nhựa thừa khỏi bè. Những bộ phận này nên được đặt cùng nhau một cách trơn tru mà không cần nhiều nỗ lực. Solenoid Solenoid cần quá trình điện từ cuối cùng. Mỗi điện từ được bọc khoảng 400 lần với dòng nam châm 26GW. Quá trình này có thể được tăng tốc bằng cách bật điện từ trên mũi khoan. Hãy chắc chắn rằng mỗi điện từ được đóng gói theo cùng một hướng để điện từ kết quả có cùng độ phân cực. Sau khi điện từ đã sẵn sàng, chúng nên được chụp vào vỏ ở phía trên. Keo mạnh có thể được sử dụng ở đây để tăng cường kết nối. Các phần tử mạch phải được kết nối với nhau theo sơ đồ sau. VCC của trình điều khiển động cơ L6234 có thể ở bất cứ đâu từ 7 V đến 42 V, nhưng tôi khuyên bạn nên chạy động cơ mà không cao hơn 12ish V. Chương trình được viết bởi Arduino để kiểm soát thứ tự thay đổi pha có thể được tìm thấy trong chương trình, được điều chỉnh theo hướng dẫn này. Sự cải thiện trong tương lai của động cơ có thể được chia thành bốn loại; Tối ưu hóa cơ học, cải thiện hiệu quả, cải thiện kiểm soát và ứng dụng. Bước đầu tiên trong bất kỳ công việc nào trong tương lai là kiểm tra tốc độ và hiệu quả của động cơ hiện tại. Việc điều khiển động cơ có thể đạt được bằng phương pháp phần cứng thay vì phương thức phần mềm, điều này sẽ làm giảm đáng kể chi phí và quy mô của việc thực hiện. Dưới đây là một mô tả ngắn gọn về cách này có thể đạt được- có nhiều lĩnh vực mà thiết kế cơ học của động cơ có thể được tối ưu hóa. Điện từ có thể được chèn vào phần thân chính của động cơ. Kích thước của động cơ có thể giảm đáng kể. Kích thước của nam châm vị trí có thể được giảm đáng kể để giảm mô -men xoắn của rôto. Thiết kế động cơ có thể được tham số hóa và in theo nhiều kích cỡ khác nhau. Hiệu quả của động cơ có thể được tối ưu hóa bằng cách kiểm tra đặc tính tốc độ mô -men xoắn trong phạm vi điện áp ứng dụng. Nếu động cơ in 3D được tối ưu hóa hoàn toàn có thể được tham số hóa và in theo nhiều kích cỡ và xếp hạng khác nhau, phạm vi ứng dụng sẽ rất rộng. Đây là cuốn sổ tay Evernote của tôi với rất nhiều bài viết và liên kết tôi đã nghiên cứu trong khi thực hiện dự án này. Nguồn quan trọng [1] Nguyên tắc cơ bản của DC Motor- padmaraja Yedamale- Hiểu động cơ DC
