Motor sense escombretes imprès en 3D: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Vaig dissenyar aquest motor amb Fusion 360 per a una demostració sobre el tema dels motors, així que volia fer un motor ràpid però coherent. Mostra clarament les parts del motor, de manera que es pot utilitzar com a model dels principis bàsics de treball presents en un motor sense escombretes.

Vaig comprovar que quan s’alimenta el motor amb un AA estàndard, funciona millor només amb un coixinet perquè disminueix la fricció. Quan s’utilitza una tensió més alta, el coixinet superior ajuda a centrar el rotor i permet que aconsegueixi velocitats més altes.

Vaig alimentar el motor mitjançant una font d'alimentació de CC de 1-12V i un límit de corrent de 6A. El 6.0A que apareix a la pantalla de la font d’alimentació no és una mesura del consum actual, sinó un límit de corrent. A causa de la resistència present en els bobinats del motor de calibre prim, el consum de corrent real és molt inferior al límit establert. Si voleu un motor més útil, amb més parell, podeu provar d’utilitzar bobinatges de calibre més gruixut.

Aquí teniu l’enllaç als fitxers d’aquest projecte:

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

Com funciona: quan s’energia, la bobina crea un camp magnètic que empeny o estira un imant. Quan la bobina s’energia en el moment adequat, l’imant s’empeny o s’estira i el rotor gira. La bobina es temporitza mitjançant un interruptor de canya: quan un imant està a prop de l’interruptor de canya, l’altre es troba just a la posició correcta per ser empès o estirat per la bobina, cosa que al seu torn fa girar el rotor.

Podria semblar impropi anomenar-lo motor sense escombretes a causa del commutador de canya, però el canviador de canya podria substituir-se per un sensor d’efecte Hall bloquejat i fins i tot per alguns components electrònics de control. Per accionar el motor sense limitacions de corrent, aquest sensor s’ha de connectar a la base d’un parell de transistors Darlington. Vaig optar per un interruptor reed perquè en tenia uns quants i no volia complicar massa el motor, ja que l’utilitzava per fer una demostració sobre els principis d’un motor sense escombretes.

Desglossament de noms de fitxers:

'rotor': és el rotor que necessitarà suports per imprimir.

'base': bé, la base!

'sensorMount': munta el commutador reed o el sensor d'efecte hall a la base. Aquesta part requereix suports per imprimir.

'spool1' i 'spool2': imprimeix un de cadascun; Aquests formen col·lectivament la bobina per fer una bobina.

'switchMount': aquesta part opcional passa per sobre del commutador per mantenir-lo al seu lloc.

** El motor es pot configurar de dues maneres: amb una font AA o una altra font de baixa tensió, el motor funciona bé sense el suport del coixinet superior. De fet, fins i tot quan gira ràpidament, el motor no necessita el suport del coixinet superior i inferior.

'lowerBearingMountONLY': aquest és el muntatge que heu d'utilitzar si només voleu utilitzar un coixinet per disminuir la fricció.

'lowerBearingMount' i 'upperBearingMount': són els muntatges que hauríeu d'utilitzar si decidiu utilitzar dos coixinets per augmentar l'estabilitat i l'equilibri.

* No sóc responsable de les lesions o danys a la propietat que poguessin derivar-se de seguir aquesta instrucció. Si no es fixen correctament, els imants que giren poden suposar un risc per a vosaltres i per al vostre entorn.

Subministraments:

1. Impressora 3D o accés a una impressora 3D (no cal filament magnètic especial)

2. Imant circular de neodimi de 2x 12⌀ x 5mm

3. Cable de coure habilitat. He utilitzat un calibre ~ 26, però suggereixo experimentar amb diferents calibres per obtenir diferents quantitats de parell i velocitat; Un fil més gruixut hauria de permetre fluir més corrent i sovint donaria lloc a un motor amb més parell i un consum de corrent més alt, però un kV inferior. Un fil més prim hauria de resultar en el contrari de les propietats esmentades. Recordeu: com més gran sigui el nombre d’indicador de filferro, més prim serà el filferro.

4. ~ 14 filferro de silicona calibre

5. 1or2x coixinets de boles 608 sense greixar / no segellar (de la mateixa mida que es troben en els filadors de trànsit)

6. Interruptor Reed o sensor de llindar de llindar

Pas 1: fabricació de la bobina

Enganxeu "spool1" i "spool2" junts per crear un spool. Utilitzant el filferro de coure esmaltat, feu una bobina sobre la bobina fins que quedi ~ 3 mm per sota de les vores. Mantingueu els dos extrems del cable d'alguns centímetres de llarg per utilitzar-lo posteriorment.

Pas 2: Muntatge del rotor

Premeu els imants circulars de 12 mm⌀ per 5 mm al rotor i utilitzeu una gran quantitat de cola. Després d’una nova inspecció del meu motor després de l’explosió (vegeu el vídeo d’introducció), em vaig assabentar que les altes forces centrífugues van provocar que un imant s’enlairés i desequilibrés el rotor. Embolicar cinta elèctrica al voltant del rotor per assegurar els imants no seria una mala idea. Un cop fixats els imants, proveu l’ajust dels eixos del rotor als coixinets. Si l’ajust és massa fluix, emboliqueu la cinta elèctrica als eixos fins que l’ajust sigui ajustat.

Si necessiteu equilibrar el rotor, us suggeriria que afegiu petites quantitats d’argila al costat més clar o que liureu una mica de plàstic del costat més pesat.

Pas 3: muntatge del commutador

El "switchMount" simplement gira per la part superior del commutador i es fixa amb cola. El commutador és opcional però útil.

Pas 4: muntatge de la bobina

Feu lliscar la bobina a les dues ranures de la base i assegureu-la amb cola. L’orientació no importa, ja que podem canviar la polaritat quan la connectem.

Pas 5: muntatge del rotor

Proveu l'ajust dels 608 rodaments al 'lowerBearingMount'. Si és massa fluix, emboliqueu-hi una mica de cinta adhesiva fins que quedi ben ajustada.

El "lowerBearingMount" o "lowerBearingMountONLY" hauria d'estar enganxat 4 mm a la dreta de la bobina (des de la perspectiva de mirar cap a l'interruptor). El costat de la peça que s’ha imprès cap al llit d’impressió s’ha d’enganxar tocant la base. Assegureu-vos d’utilitzar adhesius d’alta resistència, ja que els meus s’han desfet quan l’he enganxat lliurement (vegeu el vídeo de la introducció).

Si encara no ho heu fet, premeu el rodament al seu suport i, a continuació, premeu el rotor al rodament:

Si feu servir un coixinet, premeu el costat del rotor cap amunt durant la impressió al coixinet (capgireu-lo) com es mostra a la part superior

Si feu servir dos coixinets, premeu el segon coixinet al 'upperBearingMount' i enganxeu-lo al 'lowerBearingMount'. Assegureu-vos de fer-ho DESPRÉS que hàgiu instal·lat el rotor amb el costat cap per avall durant la impressió (cap avall).

Pas 6: muntatge del sensor

Podeu utilitzar un sensor d’efecte de llindar que s’encengui quan hi ha un imant a prop o un interruptor reed. Vaig fer servir un interruptor reed perquè en tenia uns quants, però també hauria de funcionar un sensor d’efecte hall (possiblement necessitant un transistor).

Vaig gravar l'interruptor de canya al sensorMount i vaig enganxar el muntatge a 45 ° a la bobina. Si voleu avançar el temps per optimitzar el rendiment del motor en una direcció particular, podeu fer-ho fent que la posició del sensor sigui lleugerament superior o inferior a 45 °. Ha d’estar espaiat del rotor el suficient per permetre el joc dels imants. Vegeu les imatges anteriors.

Pas 7: connecteu-lo

Interruptor de canya: connecteu un cable de la bobina al cable negre de l'interruptor i, a continuació, connecteu l'altre cable de la bobina a la part superior del commutador de canya. A continuació, connecteu la part inferior del commutador de canya a un cable de 12 AWG que anirà a la vostra font d’energia. El cable vermell de l’interruptor també anirà a la vostra font d’energia.

La polaritat no importa, ja que el motor simplement gira en direcció contrària si la polaritat s’inverteix.

En lloc d’això, podríeu utilitzar un sensor de sala i Arduino per conduir el motor en lloc d’utilitzar un interruptor reed, però tenia uns quants interruptors reed al voltant i no volia complicar massa el motor, ja que l’utilitzava per a una demostració.