Bezszczotkowy silnik prądu stałego: 6 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Zróbmy silnik elektryczny, który obraca się za pomocą magnesów neodymowych i drutu. To pokazuje, jak prąd elektryczny jest przekształcany w ruch.

Budujemy prymitywny bezszczotkowy silnik prądu stałego. Nie zdobędzie żadnych nagród za wydajność ani za design, ale lubimy myśleć, że prosty przykład ułatwia zobaczenie, co się dzieje.

Potrzebne materiały:

-(2) magnesy neodymowe

-Rotor (zastosowaliśmy łożysko 608ZZ)

-Drut magnetyczny

-Stalowa śruba

-Płytka do krojenia chleba

-Elektronika - Kontaktron, tranzystor, dioda flyback, rezystor 20ohm, LED, zasilanie 6V DC. Użyliśmy 4 baterii AA w zestawie baterii

Krok 1: DIY Rotor

Wirująca część silnika elektrycznego nazywana jest wirnikiem. Większość silników bezszczotkowych ma magnesy trwałe na wirniku.

Nasz rotor kręci się dzięki łożysku 608ZZ naklejonemu na ołówek. Łożysko to jest powszechnie używane w takich rzeczach, jak kółka do deskorolki i spinnery typu fidget.

Umieściliśmy dwa magnesy neodymowe 1/4" x 1/4" x 1/8" B442 na zewnętrznej krawędzi łożyska, oddalone od siebie o 180 stopni. Oba są zorientowane biegunami północnymi skierowanymi na zewnątrz. Jest to inne niż większość Silniki BLDC, które mają naprzemienne bieguny skierowane na zewnątrz. To uproszczenie nieco ułatwiło nasze obwody elektroniczne.

Krok 2: Ruszaj

Jak sprawić, by ta rzecz się kręciła? Moglibyśmy po prostu pstryknąć nim palcem, ale szukamy magnetycznego pchnięcia. Umieść kolejny magnes w pobliżu jednego z magnesów wirnika, tak aby jego biegun północny był skierowany w stronę północnego bieguna magnesu wirnika. Spowoduje to odpychanie się magnesów lub pchanie, powodując wirowanie wirnika.

Jeśli naciśniemy magnes na tyle mocno, aby obrócić wirnik do połowy, możemy to zrobić ponownie do następnego magnesu. Gdybyśmy byli wystarczająco szybcy, moglibyśmy nadal zbliżać i odsuwać magnes, ciągle obracając wirnik.

Tutaj wkracza elektronika. Musimy stworzyć elektromagnes, który wyłączy i włączy, popychając magnesy wirnika.

Krok 3: Elektromagnes

Prosty elektromagnes składa się z cewki drutu magnetycznego owiniętego wokół stalowego rdzenia. Użyliśmy 24G, jednożyłowego drutu miedzianego z magnesem z cienką, emaliowaną izolacją. Śruba stała się stalowym rdzeniem.

Kiedy przyłożymy do niego napięcie, staje się magnesem. Przy odpowiednim ustawieniu elektromagnesu powinien odepchnąć magnes wirnika. Teraz wszystko, co musimy zrobić, to włączyć i wyłączyć w odpowiednim momencie.

Chcemy włączyć elektromagnes zaraz po przejściu jednego z magnesów wirnika przez śrubę, aby go odepchnąć. Po krótkiej podróży, powiedzmy 30 stopni, powinien się wyłączyć. Jak możemy to zrobić elektronicznie?

Krok 4: Czujnik magnetyczny

Wybraliśmy kontaktron, aby poinformować nas, kiedy magnesy są we właściwej pozycji. Kontaktron to czujnik w szklanej obudowie, w którym dwa przewody ferromagnetyczne prawie się stykają. Przyłóż do czujnika pole magnetyczne o odpowiedniej sile magnetycznej i kierunku, co spowoduje, że te dwa przewody zetkną się ze sobą, nawiązując kontakt elektryczny i zamykając obwód.

Gdy kontaktron jest ustawiony w pokazany sposób, styka się on tylko podczas prawidłowej części obrotu wirnika.

Krok 5: Końcowy obwód - ulepszony

Chociaż prosta konfiguracja kontaktronu działała krótko, szybko napotkaliśmy problemy. Przez ten kontaktron przepływało dużo prądu, który zespawał ze sobą dwa styki. Dzieje się tak dlatego, że zasadniczo zwarliśmy baterie.

Aby rozwiązać ten problem, dodaliśmy tranzystor. Zamiast przepuszczania całego prądu elektromagnesu przez kontaktron, użyliśmy go do włączania i wyłączania tranzystora, więc prąd przepływa przez tranzystor. Tranzystor jest w zasadzie wyłącznikiem, który może obsłużyć nieco większy prąd.

Ostateczna konfiguracja zawiera również diodę zapobiegającą przepływowi wstecznemu z elektromagnesu. Nazywa się to „diodą flyback”, która zapobiega smażeniu tranzystora przez prąd po jego wyłączeniu.

Krok 6: Zobacz, jak działa

Gdy elektromagnes włącza się tylko przez niewielką część obrotu, wirnik obraca się w sposób ciągły! Sprawdź to w filmie.

Dodaliśmy diodę LED, która zapala się, gdy elektromagnes jest aktywowany, aby pomóc w wizualizacji tego, co się dzieje.

Na wykresie widać zmierzone napięcie na cewce, włączanie i wyłączanie!