Bezkartáčový motor s 3D tlačou: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento motor som navrhol pomocou Fusion 360 na ukážku na tému motorov, takže som chcel vytvoriť rýchly, ale súdržný motor. Jasne ukazuje časti motora, takže ho možno použiť ako model základných pracovných princípov prítomných v bezkartáčovom motore.

Zistil som, že pri napájaní motora štandardným AA pracuje najlepšie iba s jedným ložiskom, pretože dochádza k zníženiu trenia. Pri použití vyššieho napätia horné ložisko pomáha vycentrovať rotor a umožňuje mu dosiahnuť vyššie otáčky.

Motor som napájal jednosmerným zdrojom napájania nastaveným na 1-12 V a prúdovým limitom 6A. 6,0 A zobrazený na obrazovke zdroja napájania nie je mierou odberu prúdu, ale skôr prúdovým limitom. Vzhľadom na odpor prítomný vo vinutí motora s tenkým rozchodom je skutočný odber prúdu oveľa nižší ako nastavený limit. Ak ste chceli užitočnejší motor s väčším krútiacim momentom, môžete skúsiť použiť hrubšie vinutia.

Tu je odkaz na súbory tohto projektu:

www.dropbox.com/sh/8vebwqiwwc8tzwm/AAAcG_RHluX8c6uigPLOJPYza?dl=0

Ako to funguje: Cievka pod napätím vytvára magnetické pole, ktoré tlačí alebo ťahá magnet. Keď je cievka v správnom čase pod napätím, magnet je zatlačený alebo vytiahnutý a rotor sa otáča. Cievka je načasovaná pomocou jazýčkového spínača: Keď je jeden magnet blízko jazýčkového spínača, druhý je v správnej polohe, aby bol cievkou zatlačený alebo zatiahnutý, čo následne spôsobí otáčanie rotora.

Mohlo by sa zdať nesprávne nazývať to bezkartáčovým motorom kvôli jazýčkovému spínaču, ale jazýčkový spínač by mohol byť nahradený západkovým senzorom s Hallovým efektom a dokonca aj určitou riadiacou elektronikou. Aby mohol motor poháňať motor bez prúdových obmedzení, mal by sa pripojiť k základni Darlingtonovho páru tranzistorov. Rozhodol som sa pre jazýčkový spínač, pretože som ich mal niekoľko v okolí a nechcel som motor príliš komplikovať, pretože som ho používal na ukážku princípov bezkartáčového motora.

Rozpis názvov súborov:

„rotor“: Toto je rotor, ktorý bude na tlač potrebovať podpery.

'base': No, základňa!

'sensorMount': Upevňuje jazýčkový spínač alebo snímač Hallovho efektu k základni. Táto časť vyžaduje podporu tlače.

„spool1“a „spool2“: vytlačte po jednom; Tieto spoločne vytvoria cievku a vytvoria cievku.

'switchMount': Táto voliteľná časť prechádza cez spínač, aby ju držala na svojom mieste.

** Motor je možné nakonfigurovať dvoma spôsobmi: S AA alebo iným zdrojom nízkeho napätia motor funguje dobre aj bez horného uloženia ložiska. V skutočnosti ani pri rýchlom točení motor nepotrebuje horné a dolné uloženie ložiska.

„lowerBearingMountONLY“: Toto je držiak, ktorý by ste mali použiť, ak chcete použiť iba jedno ložisko na zníženie trenia.

„lowerBearingMount“a „upperBearingMount“: Toto sú držiaky, ktoré by ste mali použiť, ak sa rozhodnete použiť dve ložiská na zvýšenie stability a rovnováhy.

*Nezodpovedám za žiadne zranenia alebo škody na majetku, ktoré môžu vzniknúť v dôsledku dodržiavania tohto návodu. Rotujúce magnety, ak nie sú správne zaistené, môžu predstavovať riziko pre vás a vaše okolie.

Zásoby:

1. 3D tlačiareň alebo prístup k 3D tlačiarni (nevyžaduje sa žiadne špeciálne magnetické vlákno)

2. 2x 12⌀ x 5mm kruhový neodýmový magnet

3. Povolený medený drôt. Použil som ~ 26 rozchod, ale navrhujem experimentovať s rôznymi meradlami, aby som získal rôzne množstvo krútiaceho momentu a rýchlosti; Hrubší drôt by mal umožniť väčší tok prúdu a často má za následok motor s väčším krútiacim momentom a vyšším odberom prúdu, ale nižším kV. Tenší drôt by mal mať za následok opak vyššie uvedených vlastností. Pamätajte si: Čím vyššie je číslo rozchodu drôtu, tým je drôt tenší.

4. Silikónový drôt s priemerom ~ 14

5. 1 alebo 2 x nemastené/ neuzatvorené guličkové ložisko 608 (rovnaká veľkosť, aká sa nachádza vo fidget spinners)

6. Jazýčkový spínač alebo prahový Hallov senzor

Krok 1: Výroba cievky

Cievku „cievku1“a „cievku2“zlepte a vytvorte cievku. Pomocou smaltovaného medeného drôtu vytvorte na cievke cievku tak, aby bola ~ 3 mm pod okrajmi. Oba konce drôtu ponechajte niekoľko palcov dlhé pre neskoršie použitie.

Krok 2: Zostavenie rotora

Zatlačte kruhové magnety 12 mm × 5 mm do rotora a použite veľké množstvo lepidla. Pri ďalšej kontrole môjho výbuchu motora (pozri úvodné video) som zistil, že vysoké odstredivé sily spôsobili, že jeden magnet odletel a nevyvážil rotor. Omotať elektrickú pásku okolo rotora na zaistenie magnetov by nebol zlý nápad. Po zaistení magnetov vyskúšajte uloženie hriadeľov rotora v ložiskách. Ak je tvarovka príliš voľná, omotajte elektrickú pásku okolo hriadeľov, kým nebude tvar dobre priliehať.

Ak potrebujete vyvážiť rotor, navrhujem použiť pridanie malého množstva hliny na ľahšiu stranu alebo brúsenie trochy plastu z ťažšej strany.

Krok 3: Montáž prepínača

„SwitchMount“jednoducho obíde hornú časť spínača a je zaistený lepidlom. Prepínač je voliteľný, ale užitočný.

Krok 4: Montáž cievky

Zasuňte cievku do dvoch štrbín v základni a zaistite lepidlom. Na orientácii nezáleží, pretože môžeme zmeniť polaritu, keď ju zapojíme.

Krok 5: Montáž rotora

Vyskúšajte uloženie 608 ložísk v zariadení 'lowerBearingMount'. Ak je príliš voľný, omotajte ho páskou, kým nebude priliehavý.

„LowerBearingMount“alebo „lowerBearingMountONLY“by mali byť prilepené 4 mm napravo od cievky (z pohľadu otočeného k spínaču). Strana časti, ktorá bola vytlačená, smerom k tlačovému lôžku, by mala byť prilepená tak, aby sa dotýkala základne. Uistite sa, že použijete lepidlo s vysokou pevnosťou, pretože moje sa rozpadlo, keď som ho voľne prilepil (pozri video na úvod).

Ak ste to ešte neurobili, zatlačte ložisko na jeho uloženie a potom zatlačte rotor do ložiska:

Ak používate jedno ložisko, zatlačte stranu rotora, ktorá smerovala hore, počas tlače do ložiska (prevráťte), ako je uvedené vyššie

Ak používate dve ložiská, zatlačte druhé ložisko do „upperBearingMount“a prilepte ho k „lowerBearingMount“. Uistite sa, že to urobíte PO INŠTALÁCII rotora stranou, ktorá bola pri tlači nadol, smerom nadol (neprevracajte ho).

Krok 6: Montáž snímača

Môžete použiť snímač s Hallovým efektom, ktorý sa zapne, keď je blízko magnetu, alebo jazýčkový spínač. Použil som jazýčkový spínač, pretože som ich mal niekoľko, ale mal by fungovať aj snímač s Hallovým efektom (pravdepodobne vyžadujúci tranzistor).

Pripevnil som jazýčkový spínač k 'sensorMount' a prilepil držiak 45 ° k cievke. Ak chcete posunúť načasovanie tak, aby sa výkon motora optimalizoval v konkrétnom smere, môžete to urobiť tak, že polohu senzora mierne zvýšite alebo pod 45 °. Mal by byť dostatočne vzdialený od rotora, aby bol voľný priestor pre magnety. Pozrite sa na vyššie uvedené obrázky.

Krok 7: Zapojenie

Jazýčkový spínač: Pripojte jeden vodič z cievky k čiernemu vodiču z vypínača a potom druhý vodič z cievky pripojte k hornej časti jazýčkového spínača. Ďalej zapojte spodok jazýčkového spínača do vodiča 12 AWG, ktorý prejde k vášmu zdroju napájania. Červený vodič z vypínača pôjde aj do vášho zdroja energie.

Na polarite nezáleží, pretože motor sa v prípade obrátenej polarity jednoducho bude otáčať v opačnom smere.

Namiesto motora s jazýčkovým spínačom ste mohli namiesto motora použiť Hallov senzor a Arduino, ale mal som okolo seba pár jazýčkových spínačov a nechcel som motor príliš komplikovať, pretože som ho používal na ukážku.