Borstelloze DC-motor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Laten we een elektromotor maken die draait met behulp van neodymiummagneten en draad. Dit laat zien hoe een elektrische stroom wordt omgezet in beweging.

We bouwen een primitieve borstelloze gelijkstroommotor. Het zal geen efficiëntie- of designprijzen winnen, maar we denken graag dat een eenvoudig voorbeeld het gemakkelijker maakt om te zien wat er aan de hand is.

Benodigde materialen:

-(2) neodymium magneten

-Rotor (we gebruikten een 608ZZ lager)

-Magneetdraad

-Stalen bout

-Broodplank

-Elektronica - Reed-schakelaar, transistor, flyback-diode, 20ohm-weerstand, LED, 6V DC-voeding. We gebruikten 4AA-batterijen in een batterijpakket

Stap 1: doe-het-rotor

Het draaiende deel van een elektromotor wordt de rotor genoemd. De meeste borstelloze motoren hebben permanente magneten op de rotor.

Onze rotor draait dankzij een 608ZZ-lager dat op een potlood is geplakt. Dit lager wordt vaak gebruikt in dingen als skateboardwielen en fidget spinners.

We hebben twee 1/4" x 1/4" x 1/8" B442 neodymium-magneten op de buitenrand van het lager geplakt, 180 graden uit elkaar. Beide zijn georiënteerd met hun noordpool naar buiten gericht. Dit is anders dan de meeste BLDC-motoren met wisselpolen naar buiten. Deze vereenvoudiging maakte onze elektronische circuits een beetje eenvoudiger.

Stap 2: Kom in beweging

Hoe krijgen we dit ding draaiende? We kunnen er gewoon met onze vinger over bewegen, maar we zijn op zoek naar een magnetische duw. Breng een andere magneet in de buurt van een van de rotormagneten, met de noordpool naar de noordpool van de rotormagneet gericht. Hierdoor zullen de magneten afstoten of duwen, waardoor de rotor draait.

Als we hard genoeg op de magneet duwen om de rotor halverwege rond te draaien, kunnen we het opnieuw doen bij de volgende magneet. Als we snel genoeg waren, zouden we de magneet steeds dichterbij kunnen houden en weghalen, terwijl we de rotor continu laten ronddraaien.

Dit is waar de elektronica binnenkomt. We moeten een elektromagneet maken die uit en aan gaat en de rotormagneten duwt.

Stap 3: Elektromagneet

Een eenvoudige elektromagneet bestaat uit een spoel van magneetdraad die om een stalen kern is gewikkeld. We gebruikten 24 gauge, enkelstrengs koperen magneetdraad met een dunne, geëmailleerde isolatie. Een bout werd de stalen kern.

Als we er een spanning op zetten, wordt het een magneet. Als de elektromagneet precies goed is geplaatst, moet deze de magneet van de rotor wegduwen. Nu hoeven we het alleen nog maar op het juiste moment aan en uit te zetten.

We willen de elektromagneet inschakelen net nadat een van de rotormagneten de bout is gepasseerd, om deze weg te duwen. Na een klein beetje reizen, zeg 30 graden of zo, zou het weer moeten uitschakelen. Hoe kunnen we dit elektronisch schakelen?

Stap 4: Magnetische sensor

We kozen voor een reed-schakelaar om ons te vertellen wanneer de magneten in de juiste positie staan. Een reed-schakelaar is een met glas omhulde sensor, waarbij twee ferromagnetische draden elkaar bijna raken. Breng een magnetisch veld aan op de sensor met precies de juiste magnetische sterkte en richting, en het zorgt ervoor dat deze twee draden elkaar raken, elektrisch contact maken en het circuit voltooien.

Met de reed-schakelaar gepositioneerd zoals afgebeeld, maakt deze alleen contact tijdens het juiste deel van de rotatie van de rotor.

Stap 5: Laatste circuit - Verbeterd

Hoewel de eenvoudige instelling van de reed-schakelaar kort werkte, kwamen we al snel in de problemen. We lieten veel stroom door die reed-schakelaar lopen en het las de twee contacten aan elkaar. Dit komt omdat we in wezen de batterijen aan het korten waren.

Om dit probleem op te lossen, hebben we een transistor toegevoegd. In plaats van alle stroom van de elektromagneet door de reed-schakelaar te laten gaan, hebben we de reed-schakelaar gebruikt om de transistor aan en uit te schakelen, zodat de stroom in plaats daarvan door de transistor gaat. Een transistor is in feite een aan-uitschakelaar die wat meer stroom aankan.

De uiteindelijke opstelling bevat ook een diode om terugstroming van de elektromagneet te voorkomen. Dit wordt een "Flyback-diode" genoemd, die voorkomt dat de stroom de transistor frituurt wanneer deze wordt uitgeschakeld.

Stap 6: Kijk hoe het loopt

Met de elektromagneet die slechts door een klein deel van de rotatie wordt ingeschakeld, draait de rotor continu! Bekijk het in de video.

We hebben een LED toegevoegd die oplicht wanneer de elektromagneet wordt geactiveerd om te helpen visualiseren wat er aan de hand is.

In de grafiek ziet u de gemeten spanning over de spoel, aan en uit!