3D -printet børsteløs motor: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Jeg designede denne motor ved hjælp af Fusion 360 til en demonstration om emnet motorer, så jeg ville lave en hurtig, men sammenhængende motor. Det viser tydeligt motorens dele, så det kan bruges som en model af de grundlæggende arbejdsprincipper, der findes i en børsteløs motor.

Jeg fandt ud af, at når motoren drives med en standard AA, fungerer den bedst med kun et leje på grund af den reducerede friktion. Ved brug af højere spænding hjælper det øverste leje med at centrere rotoren og lade den nå højere hastigheder.

Jeg drev min motor ved hjælp af en jævnstrømforsyning indstillet til 1-12V og en strømgrænse på 6A. Den 6.0A, der er afbildet på strømforsyningens skærm, er ikke et mål for strømforbruget, men snarere en strømgrænse. På grund af modstanden i de tynde gauge motorviklinger er den faktiske strømforbrug meget lavere end den indstillede grænse. Hvis du ville have en mere nyttig motor med mere drejningsmoment, kan du prøve at bruge tykkere målerviklinger.

Her er linket til filerne til dette projekt:

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

Sådan fungerer det: Når den får strøm, skaber spolen et magnetfelt, der skubber eller trækker en magnet. Når spolen får strøm på det helt rigtige tidspunkt, skubbes eller trækkes magneten, og rotoren roterer. Spolen er timet ved hjælp af en reed -switch: Når en magnet er i nærheden af reed -kontakten, er den anden i den helt rigtige position, der skal skubbes eller trækkes af spolen, hvilket igen får rotoren til at dreje.

Det kan virke upassende at kalde dette en børsteløs motor på grund af sivkontakten, men sivkontakten kan erstattes af en låsende Hall Effect -sensor og endda noget kontrolelektronik. For at køre motoren uden strømbegrænsninger, skal denne sensor tilsluttes bunden af et Darlington -par transistorer. Jeg valgte en reed switch, fordi jeg havde et par stykker og ikke ville overkomplicere motoren, da jeg brugte den til en demo om principperne for en børsteløs motor.

Filnavnes opdeling:

'rotor': Dette er rotoren, der skal understøttes for at udskrive.

'base': Nå, basen!

'sensorMount': Monter sivkontakten eller hall -effektsensoren til basen. Denne del kræver understøttelse for at udskrive.

'spool1' og 'spool2': Udskriv en af hver; Disse danner samlet spolen for at lave en spole.

'switchMount': Denne valgfri del går over kontakten for at holde den på plads.

** Motoren kan konfigureres på to måder: Med en AA eller en anden lavspændingskilde fungerer motoren godt uden det øverste lejebeslag. Faktisk har motoren ikke brug for det øvre og nedre lejebeslag, selvom det drejer hurtigt.

'lowerBearingMountONLY': Dette er den holder, du skal bruge, hvis du kun vil bruge et leje til reduceret friktion.

'lowerBearingMount' og 'upperBearingMount': Disse er de beslag, du skal bruge, hvis du vælger at bruge to lejer for øget stabilitet og balance.

*Jeg er ikke ansvarlig for skader eller materielle skader, der måtte følge af at følge denne instruktion. Hvis de ikke drejer sig ordentligt, kan de roterende magneter udgøre en risiko for dig og dine omgivelser.

Tilbehør:

1. 3d printer eller adgang til en 3d printer (ingen speciel magnetisk filament påkrævet)

2. 2x 12⌀ x 5mm cirkulær neodymmagnet

3. Aktiveret kobbertråd. Jeg brugte ~ 26 gauge, men jeg foreslår at eksperimentere med forskellige målere for at få forskellige mængder af drejningsmoment og hastighed; Tykkere ledning bør give mulighed for mere strøm at strømme og resulterer ofte i en motor med mere drejningsmoment og et højere strømforbrug, men en lavere kV. Tyndere ledning skal resultere i det modsatte af de ovennævnte egenskaber. Husk: Jo højere trådmålernummer, jo tyndere er ledningen.

4. ~ 14 gauge silikontråd

5. 1or2x Usmurt/ useglet 608 kugleleje (r) (samme størrelse som findes i fidget spinners)

6. Reed switch eller tærskel hall sensor

Trin 1: Lav spolen

Lim 'spool1' og 'spool2' sammen for at skabe en spole. Brug den emaljerede kobbertråd til at lave en spole på spolen, indtil den er ~ 3 mm under kanterne. Hold de to ender af ledningen et par centimeter lange til senere brug.

Trin 2: Montering af rotoren

Pres de 12 mm × 5 mm cirkulære magneter ind i rotoren, og brug rigelige mængder lim. Ved yderligere inspektion af min motor efter eksplosion (se introduktionsvideoen) fandt jeg ud af, at de høje centrifugalkræfter fik en magnet til at flyve af og ubalanceret rotoren. Det ville ikke være en dårlig idé at vikle elektrisk tape rundt om rotoren for at sikre magneterne. Når magneterne er fastgjort, testes pasformen på rotorens aksler i lejerne. Hvis pasformen er for løs, skal du vikle elektrisk tape rundt om akslerne, indtil pasformen sidder tæt.

Hvis du har brug for at balancere rotoren, vil jeg foreslå, at du tilføjer små mængder ler til den lettere side eller sliber noget plastik væk fra den tungere side.

Trin 3: Montering af kontakten

'SwitchMount' går simpelthen rundt på toppen af kontakten og er fastgjort med lim. Omskifteren er valgfri, men nyttig.

Trin 4: Montering af spolen

Skub spolen ind i de to åbninger i bunden og fastgør med lim. Orienteringen er ligegyldig, da vi kan ændre polariteten, når vi kører den.

Trin 5: Montering af rotoren

Test pasformen på de 608 lejer i 'lowerBearingMount'. Hvis det er for løst, skal du vikle lidt tape rundt om det, indtil det sidder tæt.

'LowerBearingMount' eller 'lowerBearingMountONLY' skal limes 4 mm til højre for spolen (set fra kontakten). Siden af den del, der blev udskrevet mod printbedet, skal limes, så den berører bunden. Sørg for at bruge klæbemiddel med høj styrke, da min fløj fra hinanden, da jeg løst limede den (se videoen ved introduktionen).

Hvis du ikke allerede har gjort det, skal du trykke lejet ind i dets holder og derefter trykke rotoren ind i lejet:

Hvis du bruger et leje, skal du trykke på den side af rotoren, der vendte opad under udskrivning i lejet (vend det om) som vist ovenfor

Hvis du bruger to lejer, skal du trykke det andet leje ind i 'upperBearingMount', og lime det til 'lowerBearingMount'. Sørg for at gøre dette, EFTER du har installeret rotoren med den side, der vender nedad under udskrivning, nedad (lad den ikke vende).

Trin 6: Montering af sensoren

Du kan bruge en tærskelhalseffektsensor, der tændes, når en magnet er nær, eller en reedkontakt. Jeg brugte en sivkontakt, fordi jeg havde et par stykker, men en hall -effektsensor skulle også fungere (muligvis kræver en transistor).

Jeg tapede sivkontakten til 'sensorMount' og limede holderen 45 ° til spolen. Hvis du vil fremskynde timingen for at optimere motorens ydelse i en bestemt retning, kan du gøre det ved at gøre sensorens position lidt større eller mindre end 45 °. Det skal være i afstand fra rotoren lige nok til at tillade frigang for magneterne. Se ovenstående billeder.

Trin 7: Tilslut det

Reed Switch: Tilslut en ledning fra spolen til den sorte ledning fra kontakten, og fastgør derefter den anden ledning fra spolen til toppen af rørkontakten. Led derefter bunden af sivkontakten til en 12 AWG -ledning, der går til din strømkilde. Den røde ledning fra kontakten går også til din strømkilde.

Polaritet er ligegyldigt, da motoren ganske enkelt vil dreje i den modsatte retning, hvis polariteten vendes.

Du kunne i stedet bruge en hall sensor og Arduino til at køre motoren frem for at bruge en reed switch, men jeg havde et par reed switches liggende og ville ikke overkomplicere motoren, da jeg brugte den til en demo.