3D -trykt børsteløs motor: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Jeg designet denne motoren ved hjelp av Fusion 360 for en demonstrasjon om temaet motorer, så jeg ønsket å lage en rask, men sammenhengende motor. Den viser motorens deler tydelig, så den kan brukes som en modell av de grunnleggende arbeidsprinsippene i en børsteløs motor.

Jeg fant ut at når du driver motoren med en standard AA, fungerer den best med bare ett lager fordi den reduserte friksjonen. Når du bruker høyere spenning, hjelper topplageret med å sentrere rotoren og la den nå høyere hastigheter.

Jeg drev motoren min med en likestrømforsyning satt til 1-12V og en strømgrense på 6A. 6.0A avbildet på strømforsyningens skjerm er ikke et mål på strømtrekket, men snarere en strømgrense. På grunn av motstanden i motorviklingene i tynnmåler, er den faktiske strømtrekkingen mye lavere enn den angitte grensen. Hvis du ville ha en mer nyttig motor, med mer dreiemoment, kan du prøve å bruke tykkere målerviklinger.

Her er lenken til filene for dette prosjektet:

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

Slik fungerer det: Når spolen får strøm, lager den et magnetfelt som skyver eller trekker i en magnet. Når spolen får strøm på akkurat det riktige tidspunktet, skyves eller trekkes magneten, og rotoren roterer. Spolen er tidsbestemt ved hjelp av en sivbryter: Når den ene magneten er i nærheten av sivbryteren, er den andre i akkurat riktig posisjon for å bli presset eller trukket av spolen, noe som igjen får rotoren til å snurre.

Det kan virke upassende å kalle dette en børsteløs motor på grunn av sivbryteren, men sivbryteren kan erstattes av en låsende Hall Effect -sensor og til og med litt kontrollelektronikk. For å drive motoren uten strømbegrensninger, bør denne sensoren kobles til basen på et Darlington -par transistorer. Jeg valgte en sivbryter fordi jeg hadde noen rundt og ikke ønsket å overkomplisere motoren, da jeg brukte den til en demo om prinsippene for en børsteløs motor.

Fordeling av filnavn:

'rotor': Dette er rotoren som trenger støtte for å skrive ut.

'base': Vel, basen!

'sensorMount': Monter sivbryteren eller hall -effektsensoren til basen. Denne delen krever støtte for å skrive ut.

'spool1' og 'spool2': Skriv ut en av hver; Disse danner samlet spolen for å lage en spole.

'switchMount': Denne valgfrie delen går over bryteren for å holde den på plass.

** Motoren kan konfigureres på to måter: Med en AA eller annen lavspenningskilde fungerer motoren godt uten det øvre lagermonteringen. Faktisk, selv når den snurrer raskt, trenger ikke motoren det øvre og nedre lagerfeste.

'lowerBearingMountONLY': Dette er festet du bør bruke hvis du bare vil bruke ett lager for redusert friksjon.

'lowerBearingMount' og 'upperBearingMount': Dette er festene du bør bruke hvis du velger å bruke to lagre for økt stabilitet og balanse.

*Jeg er ikke ansvarlig for personskader eller skade på eiendom som kan følge av å følge denne instruksen. Hvis de ikke er ordentlig festet, kan snurrmagneter utgjøre en risiko for deg og dine omgivelser.

Rekvisita:

1. 3d -skriver eller tilgang til en 3d -skriver (ingen spesiell magnetisk filament kreves)

2. 2x 12⌀ x 5mm sirkulær neodymmagnet

3. Aktivert kobbertråd. Jeg brukte ~ 26 gauge, men jeg foreslår å eksperimentere med forskjellige målere for å få forskjellige mengder dreiemoment og hastighet; Tykkere ledning skal tillate mer strøm å strømme og resulterer ofte i en motor med mer dreiemoment og høyere strømtrekk, men lavere kV. Tynnere ledning skal resultere i det motsatte av de nevnte egenskapene. Husk: Jo høyere trådmålernummer, jo tynnere blir ledningen.

4. ~ 14 gauge silikontråd

5. 1or2x Usmurt/ useglet 608 kulelager (er) (samme størrelse som finnes i fidget spinners)

6. Reed bryter eller terskel hall sensor

Trinn 1: Lag spolen

Lim "spolen1" og "spolen2" sammen for å lage en spole. Bruk en emaljert kobbertråd til å lage en spole på spolen til den er ~ 3 mm under kantene. Hold de to endene av ledningen noen få centimeter lange for senere bruk.

Trinn 2: Montering av rotoren

Trykk de 12 mm × 5 mm sirkulære magneter inn i rotoren og bruk store mengder lim. Ved ytterligere inspeksjon av motoren min etter eksplosjonen (se introduksjonsvideoen) fant jeg ut at de høye sentrifugalkreftene fikk en magnet til å fly av og ubalansen i rotoren. Å pakke elektrisk tape rundt rotoren for å feste magnetene ville ikke være en dårlig idé. Når du har festet magnetene, må du teste passformen til rotorens aksler i lagrene. Hvis passformen er for løs, vikler du elektrisk tape rundt sjaktene til passformen sitter godt.

Hvis du trenger å balansere rotoren, vil jeg foreslå å legge små mengder leire til den lettere siden, eller slipe bort litt plast fra den tyngre siden.

Trinn 3: Montering av bryteren

'SwitchMount' går ganske enkelt rundt toppen av bryteren og er festet med lim. Bryteren er valgfri, men nyttig.

Trinn 4: Montering av spolen

Skyv spolen inn i de to sporene i basen og fest med lim. Orienteringen spiller ingen rolle, da vi kan endre polariteten når vi kobler den.

Trinn 5: Montering av rotoren

Test passformen til de 608 lagrene i 'lowerBearingMount'. Hvis det er for løst, vikler du litt tape rundt det til det sitter godt.

'LowerBearingMount' eller 'lowerBearingMountONLY' skal limes 4 mm til høyre for spolen (sett fra bryteren). Siden av delen som ble skrevet ut mot utskriftssengen, skal limes og berøre basen. Sørg for å bruke lim med høy styrke ettersom mitt fløy fra hverandre da jeg løst limte det (se videoen ved introduksjonen).

Hvis du ikke allerede har gjort det, trykker du lageret inn i holderen og trykker deretter rotoren inn i lageret:

Hvis du bruker ett lager, trykker du på siden av rotoren som vendte opp under utskriften i lageret (snu det over) som vist ovenfor

Hvis du bruker to lagre, trykker du det andre lageret inn i 'upperBearingMount' og limer det til 'lowerBearingMount'. Sørg for å gjøre dette ETTER at du har installert rotoren med siden som vender ned under utskrift, ned (ikke snu den).

Trinn 6: Montering av sensoren

Du kan bruke en terskel -hall -effektsensor som slås på når en magnet er i nærheten eller en sivbryter. Jeg brukte en sivbryter fordi jeg hadde noen få, men en hall -effektsensor burde også fungere (muligens krever en transistor).

Jeg teipet sivbryteren til 'sensorMount' og limte feste 45 ° til spolen. Hvis du vil avansere timingen for å optimalisere motorens ytelse i en bestemt retning, kan du gjøre det ved å gjøre sensorens posisjon litt større eller mindre enn 45 °. Den skal være så langt fra rotoren at den er klar for magnetene. Se bildene ovenfor.

Trinn 7: Koble den til

Reed -bryter: Koble den ene ledningen fra spolen til den svarte ledningen fra bryteren, og fest den andre ledningen fra spolen til toppen av reed -bryteren. Deretter kobler du bunnen av sivbryteren til en 12 AWG -ledning som går til strømkilden din. Den røde ledningen fra bryteren går også til strømkilden din.

Polaritet spiller ingen rolle, da motoren rett og slett vil snurre i motsatt retning hvis polariteten reverseres.

Du kan i stedet bruke en hallsensor og Arduino til å kjøre motoren i stedet for å bruke en sivbryter, men jeg hadde noen sivbrytere liggende, og ville ikke overkomplisere motoren da jeg brukte den til en demo.