Động cơ không chổi than in 3D: 7 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Tôi đã thiết kế động cơ này bằng cách sử dụng Fusion 360 để trình diễn về chủ đề động cơ, vì vậy tôi muốn tạo ra một động cơ nhanh nhưng mạch lạc. Nó chỉ ra rõ ràng các bộ phận của động cơ, vì vậy nó có thể được sử dụng như một mô hình của các nguyên tắc làm việc cơ bản có trong động cơ không chổi than.

Tôi thấy rằng khi cấp nguồn cho động cơ bằng AA tiêu chuẩn, nó hoạt động tốt nhất với chỉ một ổ trục vì ma sát giảm. Khi sử dụng điện áp cao hơn, ổ trục trên cùng giúp định tâm rôto và cho phép nó đạt tốc độ cao hơn.

Tôi đã cấp nguồn cho động cơ của mình bằng nguồn điện một chiều được đặt thành 1-12V và giới hạn dòng điện là 6A. 6.0A trong hình trên màn hình của bộ nguồn không phải là thước đo dòng điện, mà là giới hạn dòng điện. Do điện trở hiện diện trong các cuộn dây của động cơ đo mỏng, dòng điện thực tế tạo ra thấp hơn nhiều so với giới hạn đặt. Nếu bạn muốn có một động cơ hữu ích hơn, với nhiều mô-men xoắn hơn, bạn có thể thử sử dụng các cuộn dây đo dày hơn.

Đây là liên kết đến các tệp cho dự án này:

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

Cơ chế hoạt động: Khi được cung cấp năng lượng, cuộn dây tạo ra từ trường đẩy hoặc kéo một nam châm. Khi cuộn dây được cấp điện vào đúng thời điểm, nam châm bị đẩy hoặc kéo và rôto quay. Cuộn dây được định giờ bằng cách sử dụng công tắc sậy: Khi một nam châm ở gần công tắc sậy, nam châm kia ở đúng vị trí cần được đẩy hoặc kéo bởi cuộn dây, điều này sẽ làm cho rôto quay.

Có vẻ không đúng khi gọi đây là động cơ không chổi than vì công tắc sậy, nhưng công tắc sậy có thể được thay thế bằng cảm biến Hall Effect chốt và thậm chí là một số thiết bị điện tử điều khiển. Để điều khiển động cơ mà không có giới hạn dòng điện, cảm biến này phải kết nối với đế của một Cặp bóng bán dẫn Darlington. Tôi đã chọn một bộ chuyển đổi bằng cây sậy vì tôi có một vài cái xung quanh và không muốn làm phức tạp động cơ, vì tôi đang sử dụng nó cho một bản demo về nguyên tắc của động cơ không chổi than.

Phân tích tên tệp:

'rôto': Đây là rôto cần hỗ trợ để in.

'base': Chà, căn cứ!

'sensorMount': Gắn công tắc sậy hoặc cảm biến hiệu ứng hội trường vào đế. Phần này yêu cầu hỗ trợ để in.

'spool1' và 'spool2': In một trong mỗi cái; Chúng tạo thành ống chỉ để tạo ra một cuộn dây.

'switchMount': Phần tùy chọn này đi qua công tắc để giữ nó ở vị trí.

** Động cơ có thể được cấu hình theo hai cách: Với nguồn AA hoặc nguồn điện áp thấp khác, động cơ hoạt động tốt mà không cần giá đỡ ổ trục phía trên. Trên thực tế, ngay cả khi quay nhanh, động cơ không cần ổ trục trên và dưới.

'LowerBashingMountONLY': Đây là ngàm bạn nên sử dụng nếu bạn chỉ muốn sử dụng một ổ trục để giảm ma sát.

'LowerBidingMount' và 'upperBashingMount': Đây là những ngàm bạn nên sử dụng nếu bạn chọn sử dụng hai vòng bi để tăng độ ổn định và cân bằng.

* Tôi không chịu trách nhiệm về bất kỳ thương tích hoặc thiệt hại nào đối với tài sản có thể xảy ra khi thực hiện theo Hướng dẫn này. Nếu không được bảo đảm đúng cách, nam châm quay có thể gây rủi ro cho bạn và môi trường xung quanh.

Quân nhu:

1. Máy in 3d hoặc quyền truy cập vào máy in 3d (không yêu cầu dây tóc từ tính đặc biệt)

2. Nam châm neodymium tròn 2x 12⌀ x 5mm

3. Dây đồng kích hoạt. Tôi đã sử dụng ~ 26 đồng hồ đo, nhưng tôi khuyên bạn nên thử nghiệm với các đồng hồ đo khác nhau để có được lượng mô-men xoắn và tốc độ khác nhau; Dây dày hơn sẽ cho phép dòng điện chạy nhiều hơn và thường dẫn đến động cơ có nhiều mô-men xoắn hơn và kéo dòng điện cao hơn, nhưng kV thấp hơn. Dây mỏng hơn sẽ dẫn đến ngược lại với các đặc tính đã nói ở trên. Hãy nhớ rằng: Số đo dây càng cao thì dây càng mỏng.

4. ~ 14 thước dây silicone

5. 1 hoặc 2x Vòng bi 608 chưa mở / chưa niêm phong (cùng kích thước như được tìm thấy trong máy quay thần tài)

6. Công tắc sậy hoặc cảm biến ngưỡng cửa

Bước 1: Làm cuộn dây

Keo 'spool1' và 'spool2' với nhau để tạo ra một ống chỉ. Sử dụng dây đồng tráng men, tạo một cuộn dây trên ống chỉ cho đến khi nó nằm dưới các cạnh ~ 3mm. Giữ hai đầu dây dài vài inch để sử dụng sau này.

Bước 2: Lắp ráp Rotor

Nhấn các nam châm tròn 12mm⌀ x 5mm vào rôto và sử dụng nhiều keo. Khi kiểm tra thêm động cơ sau vụ nổ (xem video giới thiệu), tôi phát hiện ra rằng lực ly tâm cao đã khiến một nam châm bay ra và làm mất cân bằng rôto. Quấn băng dính điện xung quanh rôto để giữ chặt các nam châm sẽ không phải là một ý tưởng tồi. Sau khi cố định các nam châm, hãy kiểm tra sự phù hợp của các trục của rôto trong các ổ trục. Nếu khớp quá lỏng, quấn băng dính điện quanh trục cho đến khi khớp vừa khít.

Nếu bạn cần cân bằng rôto, tôi khuyên bạn nên thêm một lượng nhỏ đất sét vào mặt nhẹ hơn hoặc chà nhám một ít nhựa từ mặt nặng hơn.

Bước 3: Gắn công tắc

'SwitchMount' chỉ cần xoay quanh đầu công tắc và được cố định bằng keo. Công tắc là tùy chọn nhưng hữu ích.

Bước 4: Gắn cuộn dây

Trượt cuộn dây vào hai khe trên đế và cố định bằng keo. Định hướng không quan trọng, vì chúng ta có thể thay đổi cực khi chúng ta nối dây.

Bước 5: Gắn Rotor

Kiểm tra độ vừa vặn của vòng bi 608 trong 'lowBashingMount'. Nếu nó quá lỏng, quấn một số băng xung quanh nó cho đến khi nó vừa khít.

'LowerBidingMount' hoặc 'LowerBashingMountONLY' phải được dán 4mm vào bên phải của cuộn dây (từ góc độ đối mặt với công tắc). Mặt của phần được in đối diện với giường in phải được dán chạm vào đế. Hãy đảm bảo sử dụng chất kết dính có độ bền cao vì keo của tôi bị bung ra khi tôi dán nó lỏng lẻo (xem video ở phần giới thiệu).

Nếu bạn chưa làm như vậy, hãy nhấn ổ trục vào giá đỡ của nó và sau đó nhấn rôto vào ổ trục:

Nếu bạn đang sử dụng một ổ trục, hãy nhấn mặt của rôto hướng lên trong quá trình in vào ổ trục (lật nó lên) như hình trên

Nếu bạn đang sử dụng hai vòng bi, hãy nhấn vòng bi thứ hai vào 'upperBashingMount' và dán nó vào 'underBashingMount'. Đảm bảo thực hiện việc này SAU KHI bạn đã lắp đặt rôto với mặt úp xuống trong khi in, hướng xuống (không lật ngược).

Bước 6: Gắn cảm biến

Bạn có thể sử dụng cảm biến hiệu ứng ngưỡng cửa bật khi nam châm ở gần hoặc công tắc sậy. Tôi đã sử dụng một công tắc sậy vì tôi có một vài cái, nhưng một cảm biến hiệu ứng Hall cũng sẽ hoạt động (có thể yêu cầu một bóng bán dẫn).

Tôi gắn công tắc sậy vào 'sensorMount' và dán ngàm 45 ° vào cuộn dây. Nếu bạn muốn nâng cao thời gian để tối ưu hóa hiệu suất của động cơ theo một hướng cụ thể, bạn có thể làm như vậy bằng cách đặt vị trí của cảm biến lớn hơn hoặc nhỏ hơn 45 ° một chút. Nó phải được đặt cách xa rôto vừa đủ để tạo khoảng trống cho các nam châm. Xem những hình ảnh trên.

Bước 7: Nối dây

Công tắc sậy: Nối một dây từ cuộn dây với dây đen từ công tắc, sau đó gắn dây còn lại từ cuộn dây vào đầu công tắc sậy. Tiếp theo, đấu dây dưới cùng của công tắc sậy vào dây 12 AWG sẽ đi đến nguồn điện của bạn. Dây màu đỏ từ công tắc cũng sẽ đi đến nguồn điện của bạn.

Đảo cực không quan trọng vì động cơ sẽ chỉ quay theo hướng ngược lại nếu đảo ngược cực.

Thay vào đó, bạn có thể sử dụng cảm biến Hall và Arduino để điều khiển động cơ thay vì sử dụng công tắc sậy, nhưng tôi có một vài công tắc sậy nằm xung quanh và không muốn làm phức tạp động cơ khi tôi đang sử dụng nó cho bản demo.