3D-geprinte borstelloze motor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Ik ontwierp deze motor met Fusion 360 voor een demonstratie over het onderwerp motoren, dus ik wilde een snelle maar coherente motor maken. Het toont duidelijk de onderdelen van de motor, zodat het kan worden gebruikt als een model van de fundamentele werkingsprincipes die aanwezig zijn in een borstelloze motor.

Ik ontdekte dat wanneer de motor wordt aangedreven met een standaard AA, deze het beste werkt met slechts één lager vanwege de verminderde wrijving. Bij gebruik van een hogere spanning helpt het bovenste lager de rotor te centreren en hogere snelheden te bereiken.

Ik heb mijn motor van stroom voorzien met een gelijkstroomvoeding die is ingesteld op 1-12V en een stroomlimiet van 6A. De 6,0 A op het scherm van de voeding is geen maat voor de stroomafname, maar eerder een stroomlimiet. Vanwege de weerstand die aanwezig is in de dunne motorwikkelingen, is het werkelijke stroomverbruik veel lager dan de ingestelde limiet. Als je een meer bruikbare motor wilde, met meer koppel, zou je kunnen proberen om dikkere wikkelingen te gebruiken.

Hier is de link naar de bestanden voor dit project:

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

Hoe het werkt: wanneer deze wordt geactiveerd, creëert de spoel een magnetisch veld dat een magneet duwt of trekt. Wanneer de spoel precies op het juiste moment wordt bekrachtigd, wordt de magneet geduwd of getrokken en draait de rotor. De spoel wordt getimed met behulp van een reed-schakelaar: wanneer een magneet zich in de buurt van de reed-schakelaar bevindt, bevindt de andere zich precies in de juiste positie om door de spoel te worden geduwd of getrokken, waardoor de rotor gaat draaien.

Het lijkt misschien ongepast om dit een borstelloze motor te noemen vanwege de reed-schakelaar, maar de reed-schakelaar zou kunnen worden vervangen door een vergrendelende Hall-effectsensor en zelfs wat besturingselektronica. Om de motor zonder stroombeperkingen aan te drijven, moet deze sensor worden aangesloten op de basis van een Darlington-paar transistors. Ik koos voor een reed-schakelaar omdat ik er een paar had en de motor niet te ingewikkeld wilde maken, omdat ik hem gebruikte voor een demo over de principes van een borstelloze motor.

Uitsplitsing van bestandsnamen:

'rotor': Dit is de rotor die ondersteuning nodig heeft om te printen.

'basis': Nou, de basis!

'sensorMount': Bevestigt de reed-schakelaar of hall-effectsensor aan de basis. Dit onderdeel vereist ondersteuning om af te drukken.

'spool1' en 'spool2': druk één van elk af; Deze vormen samen de spoel om een spoel te maken.

'switchMount': Dit optionele onderdeel gaat over de schakelaar om hem op zijn plaats te houden.

**De motor kan op twee manieren worden geconfigureerd: Met een AA- of andere laagspanningsbron werkt de motor goed zonder de bovenste lagermontage. Zelfs als de motor snel draait, heeft de motor zelfs de bovenste en onderste lagermontage niet nodig.

'lowerBearingMountONLY': dit is de montage die u moet gebruiken als u slechts één lager wilt gebruiken voor minder wrijving.

'lowerBearingMount' en 'upperBearingMount': dit zijn de steunen die je moet gebruiken als je ervoor kiest om twee lagers te gebruiken voor meer stabiliteit en balans.

* Ik ben niet verantwoordelijk voor eventuele verwondingen of schade aan eigendommen die kunnen voortvloeien uit het volgen van deze Instructable. Indien niet goed vastgezet, kunnen de draaiende magneten een risico vormen voor u en uw omgeving.

Benodigdheden:

1. 3D-printer of toegang tot een 3D-printer (geen speciaal magnetisch filament vereist)

2. 2x 12 "x 5 mm ronde neodymiummagneet"

3. Ingeschakelde koperdraad. Ik gebruikte ~ 26 gauge, maar ik stel voor te experimenteren met verschillende meters om verschillende hoeveelheden koppel en snelheid te krijgen; Dikkere draad zou meer stroom moeten laten vloeien en resulteert vaak in een motor met meer koppel en een hoger stroomverbruik, maar een lagere kV. Dunnere draad zou moeten resulteren in het tegenovergestelde van de bovengenoemde eigenschappen. Onthoud: hoe hoger het draaddiktenummer, hoe dunner de draad.

4. ~14 gauge siliconendraad

5. 1 of 2x niet-ingevette/niet-afgedichte 608 kogellager(s) (dezelfde maat als gevonden in fidget spinners)

6. Reed-schakelaar of drempelsensor

Stap 1: Het maken van de spoel

Lijm de 'spool1' en 'spool2' aan elkaar om een spoel te maken. Gebruik de geëmailleerde koperdraad om een spoel op de spoel te maken totdat deze ~ 3 mm onder de randen is. Houd de twee uiteinden van de draad een paar centimeter lang voor later gebruik.

Stap 2: Montage van de rotor

Druk de 12 mm⌀ bij 5 mm cirkelvormige magneten in de rotor en gebruik grote hoeveelheden lijm. Bij nadere inspectie van mijn motor na de explosie (zie de introductievideo), ontdekte ik dat de hoge centrifugaalkrachten ervoor zorgden dat één magneet wegvloog en de rotor uit balans bracht. Het zou geen slecht idee zijn om elektrische tape om de rotor te wikkelen om de magneten vast te zetten. Nadat de magneten zijn vastgezet, test u de pasvorm van de rotorassen in de lagers. Als de pasvorm te los zit, wikkel dan elektrische tape rond de assen totdat de pasvorm goed aansluit.

Als je de rotor moet balanceren, raad ik aan om kleine hoeveelheden klei aan de lichtere kant toe te voegen, of wat plastic van de zwaardere kant weg te schuren.

Stap 3: De schakelaar monteren

De 'switchMount' gaat gewoon om de bovenkant van de schakelaar en wordt vastgezet met lijm. De schakelaar is optioneel maar handig.

Stap 4: De spoel monteren

Schuif de spoel in de twee sleuven in de basis en zet vast met lijm. De oriëntatie doet er niet toe, omdat we de polariteit kunnen veranderen wanneer we hem bedraden.

Stap 5: De rotor monteren

Test de passing van de 608 lagers in de 'lowerBearingMount'. Als het te los zit, wikkel er dan wat tape omheen totdat het goed aansluit.

De 'lowerBearingMount' of 'lowerBearingMountONLY' moet 4 mm rechts van de spoel worden gelijmd (gezien vanuit het perspectief van de schakelaar). De zijde van het bedrukte deel dat naar het printbed is gericht, moet tegen de basis worden gelijmd. Zorg ervoor dat je lijm met een hoge sterkte gebruikt, want de mijne vloog uit elkaar toen ik het losjes vastlijmde (zie de video bij de intro).

Als u dit nog niet hebt gedaan, drukt u het lager in de houder en drukt u vervolgens de rotor in het lager:

Als u één lager gebruikt, drukt u de kant van de rotor die naar boven is gericht tijdens het afdrukken in het lager (draai het om) zoals hierboven weergegeven

Als u twee lagers gebruikt, drukt u de tweede lager in de 'upperBearingMount' en lijmt u deze op de 'lowerBearingMount'. Zorg ervoor dat u dit doet NADAT u de rotor hebt geïnstalleerd met de kant die tijdens het afdrukken naar beneden is gericht, naar beneden (niet omdraaien).

Stap 6: De sensor monteren

U kunt een drempel-hal-effectsensor gebruiken die wordt ingeschakeld wanneer een magneet in de buurt is of een reed-schakelaar. Ik gebruikte een reed-schakelaar omdat ik er een paar had, maar een hall-effectsensor zou ook moeten werken (mogelijk een transistor nodig).

Ik heb de reed-schakelaar op de 'sensorMount' geplakt en de houder 45° op de spoel gelijmd. Als u de timing wilt vervroegen om de prestaties van de motor in een bepaalde richting te optimaliseren, kunt u dit doen door de positie van de sensor iets groter of kleiner dan 45° te maken. Het moet op voldoende afstand van de rotor worden geplaatst om ruimte voor de magneten mogelijk te maken. Zie bovenstaande afbeeldingen.

Stap 7: Bedrading

Reed-schakelaar: sluit een draad van de spoel aan op de zwarte draad van de schakelaar en bevestig vervolgens de andere draad van de spoel aan de bovenkant van de reed-schakelaar. Sluit vervolgens de onderkant van de reed-schakelaar aan op een 12 AWG-draad die naar uw stroombron gaat. De rode draad van de schakelaar gaat ook naar je stroombron.

Polariteit maakt niet uit, omdat de motor gewoon in de tegenovergestelde richting zal draaien als de polariteit wordt omgekeerd.

Je zou in plaats daarvan een hall-sensor en Arduino kunnen gebruiken om de motor aan te drijven in plaats van een reed-schakelaar te gebruiken, maar ik had een paar reed-schakelaars rondslingeren en wilde de motor niet te ingewikkeld maken omdat ik hem voor een demo gebruikte.