3D spausdintas variklis be šepetėlių: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Aš sukūriau šį variklį naudodamas „Fusion 360“demonstracijai variklių tema, todėl norėjau sukurti greitą, tačiau nuoseklų variklį. Tai aiškiai parodo variklio dalis, todėl jis gali būti naudojamas kaip pagrindinių šepetėlių neturinčio variklio darbo principų pavyzdys.

Radau, kad maitinant variklį standartiniu AA, jis geriausiai veikia tik su vienu guoliu, nes sumažėja trintis. Naudojant didesnę įtampą, viršutinis guolis padeda centrifikuoti rotorių ir leisti jam pasiekti didesnį greitį.

Aš variau savo variklį naudojant nuolatinės srovės maitinimo šaltinį, nustatytą 1–12 V, o srovės ribą-6A. Maitinimo šaltinio ekrane pavaizduotas 6,0A yra ne srovės stiprio matas, o srovės riba. Dėl variklio apvijų plono matuoklio varžos faktinis srovės traukimas yra daug mažesnis už nustatytą ribą. Jei norėjote naudingesnio variklio su didesniu sukimo momentu, galite pabandyti naudoti storesnes matuoklio apvijas.

Čia yra nuoroda į šio projekto failus:

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

Kaip tai veikia: įjungus ritę, jis sukuria magnetinį lauką, kuris stumia arba traukia magnetą. Kai ritė įjungiama tinkamu laiku, magnetas stumiamas arba traukiamas, o rotorius sukasi. Ritė nustatoma naudojant nendrinį jungiklį: kai vienas magnetas yra šalia nendrinio jungiklio, kitas yra tinkamoje padėtyje, kad jį stumtų ar trauktų ritė, o tai savo ruožtu sukelia rotoriaus sukimąsi.

Gali atrodyti netinkama tai vadinti bešepetėliu varikliu dėl nendrinio jungiklio, tačiau nendrinį jungiklį galima pakeisti užrakinančiu „Hall Effect“jutikliu ir net kai kuria valdymo elektronika. Kad variklis veiktų be srovės apribojimų, šis jutiklis turėtų būti prijungtas prie Darlingtono tranzistorių poros pagrindo. Aš pasirinkau nendrinį jungiklį, nes turėjau keletą aplinkinių ir nenorėjau per daug apsunkinti variklio, nes naudojau jį demonstracijai pagal bešepetėlio variklio principus.

Failų pavadinimų suskirstymas:

„rotorius“: tai rotorius, kuriam spausdinti reikės atramų.

"bazė": Na, bazė!

„sensorMount“: pritvirtina nendrinį jungiklį arba salės efekto jutiklį prie pagrindo. Šiai daliai spausdinti reikia atramų.

„spool1“ir „spool2“: atspausdinkite po vieną; Jie kartu sudaro ritę, kad sudarytų ritę.

„switchMount“: ši pasirenkama dalis eina per jungiklį, kad ją laikytų.

** Variklį galima konfigūruoti dviem būdais: naudojant AA arba kitą žemos įtampos šaltinį, variklis gerai veikia be viršutinio guolio laikiklio. Tiesą sakant, net ir greitai sukantis, varikliui nereikia viršutinio ir apatinio guolių laikiklio.

„owerBearingMountONLY “: tai laikiklis, kurį turėtumėte naudoti, jei norite naudoti tik vieną guolį, kad sumažintumėte trintį.

„owerBearingMount “ir„ felsőBearingMount “: tai laikikliai, kuriuos turėtumėte naudoti, jei pasirinksite naudoti du guolius, kad padidintumėte stabilumą ir pusiausvyrą.

*Nesu atsakingas už bet kokius sužalojimus ar žalą turtui, kurie gali atsirasti laikantis šios instrukcijos. Netinkamai pritvirtinti besisukantys magnetai gali kelti pavojų jums ir jūsų aplinkai.

Priedai:

1. 3D spausdintuvas arba prieiga prie 3D spausdintuvo (nereikia specialių magnetinių gijų)

2. 2x 12⌀ x 5mm apskrito formos neodimio magnetas

3. Įjungta varinė viela. Aš naudoju ~ 26 matuoklį, tačiau siūlau eksperimentuoti su skirtingais matuokliais, kad gautumėte skirtingą sukimo momentą ir greitį; Storesnė viela turėtų leisti tekėti daugiau srovės, todėl dažnai sukuriamas variklis, turintis didesnį sukimo momentą ir didesnis srovės traukimas, tačiau mažesnė kV. Plonesnė viela turėtų sukelti priešingą minėtoms savybėms. Atminkite: kuo didesnis vielos matuoklio numeris, tuo plonesnė viela.

4. ~ 14 gabaritų silikoninė viela

5. 1 arba 2 x neriebaluoti/ neužplombuoti 608 rutuliniai guoliai (tokio paties dydžio, kaip ir nerūpestinguose suktukuose)

6. Nendrinis jungiklis arba slenksčio salės jutiklis

1 žingsnis: ritės gamyba

Klijuokite „spool1“ir „spool2“kartu, kad sukurtumėte ritę. Naudodami emaliuotą varinę vielą, sukite ritę ant ritės, kol ji bus ~ 3 mm žemiau kraštų. Abi vielos galus laikykite kelių colių ilgio, kad vėliau naudotumėte.

2 žingsnis: Rotoriaus surinkimas

Paspauskite 12 mm⌀ 5 mm apskrito formos magnetus į rotorių ir naudokite daug klijų. Toliau apžiūrėjęs mano variklį po sprogimo (žr. Vaizdo įrašą), sužinojau, kad dėl didelių išcentrinių jėgų vienas magnetas nuskriejo ir išbalansavo rotorių. Apvynioti elektrinę juostą aplink rotorių, kad būtų pritvirtinti magnetai, nebūtų bloga idėja. Užfiksavę magnetus, patikrinkite rotoriaus velenų tinkamumą guoliams. Jei tvirtinimas yra per daug laisvas, apvyniokite elektrinę juostelę aplink velenus, kol priglunda.

Jei reikia subalansuoti rotorių, siūlyčiau į lengvesnę pusę įpilti nedidelį kiekį molio arba nušlifuoti plastiką nuo sunkesnės pusės.

3 žingsnis: jungiklio montavimas

„SwitchMount“tiesiog eina aplink jungiklio viršų ir yra pritvirtintas klijais. Jungiklis yra neprivalomas, bet naudingas.

4 žingsnis: ritės montavimas

Įstumkite ritę į dvi pagrindo angas ir pritvirtinkite klijais. Orientacija nesvarbi, nes laidus galime pakeisti poliškumą.

5 žingsnis: Rotoriaus montavimas

Išbandykite 608 guolių tinkamumą „owerBearingMount “. Jei jis per daug laisvas, apvyniokite juostelę aplink jį, kol jis priglunda.

„OwerBearingMount “arba „owerBearingMountONLY“turėtų būti klijuojami 4 mm į dešinę nuo ritės (žiūrint į jungiklį). Dalį, kuri buvo atspausdinta, atsukta į spausdinimo lovą, reikia klijuoti liečiant pagrindą. Įsitikinkite, kad naudojate didelio stiprumo klijus, nes mano laisvai klijuojant jie išsiskyrė (žr. Vaizdo įrašą įžangoje).

Jei to dar nepadarėte, įspauskite guolį į laikiklį ir paspauskite rotorių į guolį:

Jei naudojate vieną guolį, spauskite spausdinimo metu nukreiptą rotoriaus pusę į guolį (apverskite), kaip parodyta aukščiau

Jei naudojate du guolius, paspauskite antrąjį guolį į „viršutinį guolio tvirtinimą“ir priklijuokite jį prie apatinio guolio tvirtinimo elemento. Įsitikinkite, kad tai darote po to, kai įdėjote rotorių spausdinimo metu nukreipta puse žemyn (neverskite jo).

6 žingsnis: jutiklio montavimas

Galite naudoti slenksčio salės efekto jutiklį, kuris įsijungia, kai šalia yra magnetas arba nendrinis jungiklis. Aš naudoju nendrių jungiklį, nes turėjau keletą, bet taip pat turėtų veikti salės efekto jutiklis (galbūt reikalingas tranzistorius).

Aš priklijavau nendrių jungiklį prie „sensorMount“ir priklijavau laikiklį 45 ° kampu prie ritės. Jei norite iš anksto nustatyti laiką, kad optimizuotumėte variklio veikimą tam tikra kryptimi, galite tai padaryti padarydami jutiklio padėtį šiek tiek didesnę arba mažesnę nei 45 °. Jis turėtų būti pakankamai nutolęs nuo rotoriaus, kad būtų galima palikti tarpą magnetams. Žiūrėkite aukščiau pateiktus vaizdus.

7 žingsnis: prijunkite

Nendrinis jungiklis: prijunkite vieną laidą nuo ritės prie juodos laido iš jungiklio, tada kitą laidą nuo ritės pritvirtinkite prie nendrinio jungiklio viršaus. Tada prijunkite nendrinio jungiklio apačią prie 12 AWG laido, kuris pateks į jūsų energijos šaltinį. Raudona viela iš jungiklio taip pat pateks į jūsų maitinimo šaltinį.

Poliškumas nesvarbu, nes variklis tiesiog suksis priešinga kryptimi, jei poliškumas pasikeis.

Vietoj to jūs galite naudoti salės jutiklį ir „Arduino“varikliui vairuoti, o ne naudoti nendrinį jungiklį, tačiau aš turėjau keletą nendrių jungiklių, ir aš nenorėjau pernelyg apsunkinti variklio, nes aš jį naudoju demonstracijai.