Magnetiskt kopplad vattenpump: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

I denna INSTRUKTABEL kommer jag att förklara hur jag gjorde en vattenpump med magnetisk koppling.

I denna vattenpump finns det ingen mekanisk anslutning mellan pumphjulet och elmotorns axel som får den att fungera. Men hur uppnås detta och vad motiverade mig att ge denna lösning? Det var möjligt genom att tillämpa principen om attraktion och avstötning som naturligt sker mellan magneter. Jag var motiverad att genomföra detta projekt eftersom jag behövde en modulär vattenpump, till vilken jag enkelt kunde ändra några av dess egenskaper, till exempel pumphjulsbladens form, dess radie, materialtyper etc, och kontrollera resultaten som härrör från dessa ändras, bibehåller samma elektriska motor och spänning. Först började jag bygga traditionella centrifugalpumpar, men jag mötte flera problem med vattenläckage (mellan elmotoraxeln och pumphjulet). Av en tillfällighet har YouTuber GreatScott (stor experimenterare och som jag beundrar) av dessa tillfällen haft liknande problem som anges i den här videon.

Om magneter är fästa på elmotoraxeln och även i pumphjulet, kanske den kan vridas och driva vatten, även om det inte finns någon mekanisk anslutning. Denna idé var det som väckte mitt intresse för att genomföra detta projekt som jag hoppas att du tycker är användbart.

Erfarenheterna jag fick under genomförandet av detta projekt har gjort att jag kan dra slutsatsen att det finns många praktiska tillämpningar för dessa principer, inte bara inom hydrauliska pumpar.

Tillbehör

Friskrivningsklausul: Den här listan innehåller affiliate -länkar, när du registrerar dig med en affiliate -länk tjänar jag en liten provision. Detta kommer direkt från företaget och påverkar dig inte i alla fall. Dessa länkar tillåter mig att fortsätta utveckla nya projekt. Tack.

• Plexiglasark med minst 200 mm x 150 mm, 6 mm tjocklek (används för att göra pumphjulets hålrum och elmotorkopplingen).
• Två ark av 80 mm x 80 mm plexiglas, 4,5 mm tjocka (används för att göra pumphjulet och DC -motormagnethållaren).
• Plexiglasark 200 mm med 150 mm 4 mm tjockt (för elmotorfästen).
• Två M3 skruvar 8 mm långa och motsvarande muttrar (för förbindning av elmotorn med kopplingen).
• Sex M4 skruvar 20 mm långa och 2 motsvarande muttrar (för den övre och nedre förbindningen av pumphjulets hålrum).
• Två M4 distansmuttrar 18 mm långa.
• Två kvinnliga banankontakter för chassi
• Två manliga banankontakter
• En strömbrytare.
• En elmotor 40 mm i diameter och 55 mm i längd, 24 V likström (DC) med 5 mm diameter axel
• Snabblim, epoxi eller liknande.
• Neodymmagneter 12 mm långa, 2 mm tjocka och 4 mm breda.
• Elektrisk lödkolv och kablar för elektriska anslutningar.
• Permanent svart markör.
• Skruvmejslar.
• Tång
• Kompass.
• CNC -fräs med en arbetsyta på minst 300 mm x 200 mm.

• Slutkvarn 1,5 mm fräs

• Flexibel vattenslang 8 mm ytterdiameter och minst 250 mm i längd.
• Vattenbehållare
• Buntband.
• 19V eller 24V likströmskälla

Steg 1: TA BORT MAGNETER OCH IDENTIFICERA POLARITET

Magneterna som användes i detta projekt extraherades från en borstlös likströmsmotor. Med hjälp av en platt skruvmejsel satte jag lite press på basen av magneterna och en efter en lyckades jag ta av dem. Först trodde jag att det skulle bli väldigt svårt, men sanningen är att det inte var det. I slutändan får du en uppsättning magneter som har rymts enligt principen MOTSTÄLLDA POLER ÄR ATTRAKTERADE OCH LIKA AVSTÖDDA. Med hjälp av kompassen börjar du markera polerna på varje magnet separat. Om du gör en imaginär och horisontell skärning till varje magnet kommer ett ansikte att vara NORTH och ett annat SYD i denna typ av magneter

Steg 2: MASKINERING AV LÖFTBILDEN

Pumphjulet med magnethållare gjordes av en enda bit på 80 mm x 80 mm plexiglas. Detta krävde att man måste göra dubbelsidiga snitt. Vid skärning av ALLA bitar användes en fräs ENDMILL med 1,5 mm diameter. Plexiglasark är ALLTID större än de snitt som ska göras så att du kan fixa det korrekt på ditt arbetsbord och lämna en marginal för det.

Metoden jag använde var följande:

Först görs hålrummen för magneterna och ett genomgående hål som ligger 5 mm x 5 mm från ursprunget för plexiglasets koordinataxel och CNC -maskinen.

För det andra görs ett fyrkantigt snitt på 50 mm till 50 mm på materialets hela djup och lossnar därigenom stycket.

För det tredje vänds och limmas biten med omedelbart lim i samma position som den intog vid det första snittet, men med motsatt sida uppåt (använd eventuella märken som lämnats av skäret i skrotbordet. Det verifieras med hjälp av referensen hålet att delen fastnat i rätt läge (Om positionen X = 5 mm, Y = 5 mm och Z = 0 körs i styrprogramvaran på din CNC -maskin måste den matcha exakt med början på referenshålet).

För det fjärde utförs skärningen av pumphjulsfenorna och det centrala och genomgående hålet med 5 mm diameter görs.

För det femte utförs det runda snittet på hela stycket och lossnar från resten av plexiglasmaterialet

Steg 3: Limma magneterna på pumphjulet

Kommer du ihåg i steg 1 när vi identifierade magneternas polaritet? Nu är det dags att använda denna kunskap. Placera en liten mängd snabblim i magneternas första hålighet och sedan den första magneten. Håll den i den positionen i några sekunder tills limmet fungerar. Beroende på hur du har placerat magneten kommer du att ha en NORTH eller SOUTH uppåt, nästa magnet kommer att gå med motsatt uppåt. KONTROLLERA ATT DU UTFÖRER DETTA RÄTTIGT, DET ÄR KRUKIALT FÖR LYCKLIG UTVECKLING AV DETTA PROJEKT.

I slutet och efter att ha upprepat föregående steg 6 gånger bör du se något som liknar det foto jag visar här.

Kontrollera igen med hjälp av kompassen om magneterna växlar sin polaritet. DET FÅR INTE Två MAGNETER KONDUGERADE MED SAMMA POLARITET.

Det är viktigt att förtydliga att magneterna inte bör överstiga plexiglasets yta, så mängden lim som används ska vara måttlig.

Steg 4: Bearbetning av DC -motorns magnethållare

DC -motormagnethållaren skapades av en bit på 80 mm av 80 mm plexiglas. DC -motormagnethållaren är ansvarig för att överföra vridmomentet till pumphjulet när det samverkar magnetiskt med det. Först utförs skärningarna i hålrummen för magneterna och det centrala hålet, sedan bör också den yttre cirkulära skärningen göras. I mitt fall hade motoraxeln en fasning på 0,5 mm och övervägdes på vektorritningen. Om den elektriska motorn du använder inte har den, använd 5 mm vektorringen som hittades i det sista steget.

Steg 5: Limma magneterna till magnethållaren

Samma principer som anges i steg 3 gäller här. Placera en liten mängd snabblim i magneternas första hålighet och sedan den första magneten. Håll den i den positionen i några sekunder tills limmet fungerar. Beroende på hur du har placerat magneten kommer du att ha en NORTH eller SOUTH uppåt, nästa magnet kommer att gå med motsatt uppåt. FÖLJ DE REKOMMENDATIONER SOM EXPONERAS I STEG 3

Steg 6: MASKINERING AV ELEKTRISK MOTORKOPPLARE - VATTENPUMP OCH FIXERING

Det är mycket troligt att du måste omvandla vektorteckningen för detta stycke beroende på egenskaperna hos den elektriska motorn du använder. Funktionen för detta stycke är att fästa pumphjulets sammansättning till elmotorns kropp och uppnå en separation mellan dem. I mitt fall bearbetade jag biten från ett 200 mm x 150 mm och 6 mm tjockt plexiglasark där jag klippte pumphjulets hålrum. Elektromotorns kropp har två gängor för M3 -skruvar, så två av hålen i denna bit är för M3 -skruvar och två för M4.

Steg 7: Sätt MAGNETHÅLLAREN I DC -MOTORXLEN

DC -motorens magnethållare måste vara ordentligt fastsatt på elmotoraxeln och helt vinkelrätt mot den. I mitt fall var det bekvämt för mig att placera den på axeln, applicera lite lim på fogen, vänta 20 sekunder och applicera en spänning på 5V på elmotorn, få dem att vrida vid låga varv och vänta på att enheten torkar. Med detta lyckades jag göra magnethållaren vinkelrätt mot axeln. ÖVERVINN INTE MED LIMETS MÄNGD, NÄR SYSTEMET BÖRJAR ATT ROTERA LIMET BÖRJA ATT SPRIDA PÅ VARJE SIDA (TÄTT PÅ DINA ÖGON)

Steg 8: MASKINERING AV DC -MOTORFÄSTAR OCH PLACERING AV ELEKTRISKA KOMPONENTER

Stödsystemet jag konstruerade är ganska enkelt och kräver bara fyra buntband för att fästa det på elmotorn. I en av baserna gjordes hålrummen för omkopplaren och banankontakterna. De klipptes från ett 200 mm x 150 mm och 4 mm tjockt plexiglasark.

Steg 9: MASKINERING OCH FÖRENING AV DEN IMPELLENTA MONTERINGEN

Pumphjulets hålrum erhölls från ett 200 mm x 150 mm plexiglasark med 6 mm tjocklek. FEED RATE var inställd på 200 mm per minut. Detta är den process som tar mest tid (cirka 25 minuter per ansikte). Om du i alla fall märker att ändfrässkäraren med en diameter på 1,5 mm börjar fastna med plastskräp, försök att smörja fräsaren med någon typ av olja för dessa ändamål. I början anslöt jag mig till packningen med en packning, men jag tyckte det var mer komplicerat att uppnå en bra täthet än om jag skar ihop bitarna direkt. Om du märker att luft sugs genom fogen under drift, försök att täcka läckan med mycket lite lim.

Steg 10: ELEKTRISKA ANSLUTNINGAR OCH SLUTMONTERING

De elektriska anslutningarna är mycket enkla:

Identifiera först rätt polaritet där likströmsmotorn roterar medurs och markera dem som positiv kabel och negativ kabel.

För det andra, upprätta en elektrisk anslutning med lödkolven mellan den positiva bananpluggen (röd) och en av strömbrytaren.

För det tredje, löd en ledning från switchens andra ben till elmotorns positiva ledning.

Fjärde lödning av den negativa likströmsmotorkabeln direkt till den negativa banankontakten (svart).

Anslut hela setet med motsvarande skruvar och muttrar. För in slangen genom hålet som skapats för detta ändamål och placera lim för att hålla den på plats. Undvik att täppa till med pumphjulet.

Viktig anmärkning: DC MOTORMAGNETHÅLLARE MAGNETER OCH IMPELLENTA MAGNETER MÅSTE SKILLAS MELLAN 6 OCH 8 mm.

Om de är mycket nära kommer det att orsaka överdriven friktionskraft mellan pumphjulet och ett av dess hålrum. Om de är mycket fristående kan det hända att den magnetiska interaktionen inte är tillräcklig för att överföra det nödvändiga vridmomentet för korrekt drift av pumpen.

Något som jag av misstag upptäckte är att när systemet pumpar vatten verkar pumphjulet "flyta" inuti hålrummet och friktionen är minimal med hålrummen (något jag måste undersöka närmare).

Om du har slutfört dessa steg har du förmodligen redan en egen variant av denna vattenpump. Jag hoppas att du trivdes lika bra som jag.

Uppdatering: Jag erbjuder stl -filerna för detta projekt för dem som har en 3D -skrivare. Tack Melman2 för förslaget.

Tvåa i Magnets Challenge