3D -tryckt borstlös motor: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:35

Jag konstruerade den här motorn med Fusion 360 för en demonstration om motorn, så jag ville göra en snabb men ändå sammanhängande motor. Den visar tydligt motorns delar, så den kan användas som en modell av de grundläggande arbetsprinciperna som finns i en borstlös motor.

Jag fann att när man driver motorn med en standard AA fungerar den bäst med bara ett lager eftersom den minskar friktionen. Vid högre spänning hjälper det övre lagret att centrera rotorn och låta den nå högre hastigheter.

Jag drev min motor med en likströmsspänning inställd på 1-12V och en strömgräns på 6A. 6.0A som visas på strömförsörjningens skärm är inte ett mått på strömdragningen, utan snarare en strömgräns. På grund av motståndet i de tunna motorlindningarna är den faktiska strömdragningen mycket lägre än den inställda gränsen. Om du vill ha en mer användbar motor, med mer vridmoment, kan du prova att använda tjockare mätlindningar.

Här är länken till filerna för detta projekt:

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

Hur det fungerar: Vid spänning skapar spolen ett magnetfält som trycker eller drar en magnet. När spolen aktiveras vid precis rätt tid trycks eller dras magneten och rotorn roterar. Spolen är tidsinställd med hjälp av en vassomkopplare: När en magnet är nära vredomkopplaren, är den andra i precis rätt läge för att tryckas eller dras av spolen, vilket i sin tur får rotorn att snurra.

Det kan tyckas felaktigt att kalla detta en borstlös motor på grund av vassströmbrytaren, men vassomkopplaren kan ersättas av en låsande Hall Effect -sensor och till och med viss styrelektronik. För att driva motorn utan strömbegränsningar bör denna sensor anslutas till basen på ett Darlington -par transistorer. Jag valde en vassomkopplare eftersom jag hade några stycken runt och inte ville överkomplicera motorn, eftersom jag använde den för en demo om principerna för en borstlös motor.

Uppdelning av filnamn:

'rotor': Detta är rotorn som behöver stöd för att skriva ut.

'bas': Jo, basen!

'sensorMount': Monterar reed -omkopplaren eller hall -effektsensorn på basen. Den här delen kräver stöd för att skriva ut.

'spool1' och 'spool2': Skriv ut en av varje; Dessa bildar tillsammans spolen för att göra en spole.

'switchMount': Denna valfria del går över omkopplaren för att hålla den på plats.

** Motorn kan konfigureras på två sätt: Med en AA eller annan lågspänningskälla fungerar motorn bra utan det övre lagerfästet. Faktum är att motorn inte behöver det övre och nedre lagerfästet, även när det snurrar snabbt.

'lowerBearingMountONLY': Detta är fästet du bör använda om du bara vill använda ett lager för minskad friktion.

'lowerBearingMount' och 'upperBearingMount': Det här är fästena du bör använda om du väljer att använda två lager för ökad stabilitet och balans.

*Jag är inte ansvarig för personskador eller egendomsskador som kan uppstå genom att följa denna instruktion. Om de inte sitter ordentligt kan de snurrande magneterna utgöra en risk för dig och din omgivning.

Tillbehör:

1. 3d -skrivare eller tillgång till en 3d -skrivare (ingen speciell magnetisk filament krävs)

2. 2x 12⌀ x 5mm cirkulär neodymmagnet

3. Aktiverad koppartråd. Jag använde ~ 26 gauge, men jag föreslår att man experimenterar med olika mätare för att få olika mängder vridmoment och hastighet; Tjockare tråd bör möjliggöra mer ström att flöda och resulterar ofta i en motor med mer vridmoment och högre strömdragning, men lägre kV. Tunnare tråd bör resultera i motsatsen till de ovannämnda egenskaperna. Kom ihåg: Ju högre trådmätaren är, desto tunnare blir tråden.

4. ~ 14 gauge silikontråd

5. 1or2x Oljat/ otätat 608 kullager (samma storlek) som finns i fidget spinners

6. Vassomkopplare eller tröskelhallssensor

Steg 1: Gör spolen

Limma "spolen1" och "spolen2" tillsammans för att skapa en spole. Använd den emaljerade koppartråden och gör en spole på spolen tills den är ~ 3 mm under kanterna. Håll trådens två ändar några centimeter långa för senare användning.

Steg 2: Montering av rotorn

Tryck in de 12 mm × 5 mm cirkulära magneterna i rotorn och använd stora mängder lim. Vid ytterligare inspektion av min motor efter explosionen (se introduktionsvideon) fick jag reda på att de höga centrifugalkrafterna fick en magnet att flyga av och obalansera rotorn. Det skulle inte vara en dålig idé att slå in tejp runt rotorn för att säkra magneterna. När du har säkrat magneterna, testa passformen på rotorns axlar i lagren. Om passformen är för lös, linda tejpen runt axlarna tills passformen sitter tätt.

Om du behöver balansera rotorn föreslår jag att du lägger till små mängder lera på den lättare sidan eller slipar bort lite plast från den tyngre sidan.

Steg 3: Montera omkopplaren

'SwitchMount' går helt enkelt runt omkopplarens ovansida och säkras med lim. Brytaren är valfri men användbar.

Steg 4: Montering av spolen

Skjut in spolen i de två spåren i basen och fäst med lim. Orienteringen spelar ingen roll, eftersom vi kan ändra polariteten när vi kopplar den.

Steg 5: Montering av rotorn

Testa passformen på de 608 lagren i 'lowerBearingMount'. Om det är för löst, linda lite tejp runt det tills det sitter tätt.

'LowerBearingMount' eller 'lowerBearingMountONLY' ska limmas 4 mm till höger om spolen (ur perspektivet att vända mot omkopplaren). Sidan av delen som tryckts mot skrivbädden ska limmas vid beröring av basen. Var noga med att använda höghållfast lim eftersom mitt flög isär när jag löst limmade det (se videon vid introduktionen).

Om du inte redan har gjort det, tryck in lagret i dess fäste och tryck sedan in rotorn i lagret:

Om du använder ett lager, tryck på den sida av rotorn som vändes upp under utskriften i lagret (vänd det) som visas ovan

Om du använder två lager trycker du in det andra lagret i 'upperBearingMount' och klistrar fast det på 'lowerBearingMount'. Se till att göra detta EFTER att du har installerat rotorn med den sida som vänd nedåt under utskriften, nedåt (vänd inte den).

Steg 6: Montering av sensorn

Du kan använda en tröskelhallseffektsensor som slås på när en magnet är nära eller en vassomkopplare. Jag använde en vassomkopplare eftersom jag hade några, men en hall -effektsensor borde också fungera (eventuellt kräver en transistor).

Jag tejpade reed -omkopplaren till 'sensorMount' och limmade fästet 45 ° på spolen. Om du vill öka timingen för att optimera motorns prestanda i en viss riktning kan du göra det genom att göra sensorns position något större eller mindre än 45 °. Den ska vara tillräckligt åtskild från rotorn för att frigöra magneterna. Se ovanstående bilder.

Steg 7: Anslut det

Reed Switch: Anslut en tråd från spolen till den svarta ledningen från strömbrytaren och fäst sedan den andra kabeln från spolen till toppen av vassströmbrytaren. Dra sedan botten av vassströmställaren till en 12 AWG -kabel som går till din strömkälla. Den röda ledningen från strömbrytaren går också till din strömkälla.

Polaritet spelar ingen roll eftersom motorn helt enkelt snurrar i motsatt riktning om polariteten vänds.

Du kan istället använda en hallsensor och Arduino för att driva motorn i stället för att använda en vassströmbrytare, men jag hade några vassomkopplare liggande och ville inte överkomplicera motorn eftersom jag använde den för en demo.