Motore CC senza spazzole: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Facciamo un motore elettrico che gira usando magneti al neodimio e filo. Questo mostra come una corrente elettrica viene convertita in movimento.

Stiamo costruendo un motore DC brushless primitivo. Non vincerà alcun premio per l'efficienza o il design, ma ci piace pensare che un semplice esempio renda più facile vedere cosa sta succedendo.

Materiale necessario:

-(2) magneti al neodimio

-Rotore (abbiamo usato un cuscinetto 608ZZ)

-Filo magnetico

- Bullone in acciaio

-tagliere

-Elettronica - Commutatore reed, transistor, diodo flyback, resistore da 20ohm, LED, alimentazione 6V DC. Abbiamo usato batterie 4AA in un pacco batteria

Passaggio 1: rotore fai-da-te

La parte rotante di un motore elettrico è chiamata rotore. La maggior parte dei motori brushless ha magneti permanenti sul rotore.

Il nostro rotore gira grazie a un cuscinetto 608ZZ incollato su una matita. Questo cuscinetto è comunemente usato in cose come ruote da skateboard e spinner di fidget.

Abbiamo inserito due magneti al neodimio B442 da 1/4" x 1/4" x 1/8" sul bordo esterno del cuscinetto, a 180 gradi l'uno dall'altro. Entrambi sono orientati con i poli nord rivolti verso l'esterno. Questo è diverso dalla maggior parte Motori BLDC con poli alternati rivolti verso l'esterno Questa semplificazione ha reso i nostri circuiti elettronici un po' più facili.

Passaggio 2: muoviti

Come facciamo a far girare questa cosa? Potremmo semplicemente toccarlo con il dito, ma stiamo cercando una spinta magnetica. Porta un altro magnete vicino a uno dei magneti del rotore, con il polo nord rivolto verso il polo nord del magnete del rotore. Ciò farà sì che i magneti si respingano o spingano, facendo girare il rotore.

Se spingiamo il magnete abbastanza forte da far girare il rotore a metà, possiamo farlo di nuovo al magnete successivo. Se fossimo abbastanza veloci, potremmo continuare ad avvicinare il magnete e portarlo via, facendo girare il rotore continuamente.

È qui che entra in gioco l'elettronica. Dobbiamo creare un elettromagnete che si spenga e si accenda, spingendo i magneti del rotore.

Passaggio 3: elettromagnete

Un semplice elettromagnete è costituito da una bobina di filo magnetico avvolto attorno a un nucleo di acciaio. Abbiamo usato un filo smaltato in rame a filo singolo calibro 24 con un sottile isolamento smaltato. Un bullone è diventato il nucleo d'acciaio.

Quando gli applichiamo una tensione, diventa un magnete. Con l'elettromagnete posizionato correttamente, dovrebbe allontanare il magnete del rotore. Ora tutto ciò che dobbiamo fare è accenderlo e spegnerlo al momento giusto.

Vogliamo accendere l'elettromagnete subito dopo che uno dei magneti del rotore ha superato il bullone, per spingerlo via. Dopo un po' di viaggio, diciamo 30 gradi circa, dovrebbe spegnersi. Come possiamo fare questa commutazione elettronicamente?

Passaggio 4: sensore magnetico

Abbiamo scelto un interruttore reed per dirci quando i magneti sono nella giusta posizione. Un interruttore reed è un sensore incapsulato in vetro, in cui due cavi ferromagnetici si toccano quasi l'uno con l'altro. Applicare un campo magnetico al sensore con la giusta forza e direzione magnetica e fa sì che questi due conduttori si tocchino l'un l'altro, creando un contatto elettrico e completando il circuito.

Con l'interruttore reed posizionato come mostrato, fa contatto solo durante la parte corretta della rotazione del rotore.

Passaggio 5: circuito finale - Migliorato

Sebbene la semplice configurazione dell'interruttore reed abbia funzionato brevemente, abbiamo subito riscontrato problemi. Stavamo facendo passare molta corrente attraverso quell'interruttore reed e ha saldato i due contatti insieme. Questo perché essenzialmente stavamo mettendo in cortocircuito le batterie.

Per risolvere questo problema, abbiamo aggiunto un transistor. Invece di far passare tutta la corrente dell'elettromagnete attraverso l'interruttore reed, abbiamo usato l'interruttore reed per attivare e disattivare il transistor, quindi la corrente passa invece attraverso il transistor. Un transistor è fondamentalmente un interruttore on-off in grado di gestire un po' più di corrente.

La configurazione finale include anche un diodo per impedire il riflusso dall'elettromagnete. Questo è chiamato "diodo flyback", che impedisce alla corrente di friggere il transistor quando si spegne.

Passaggio 6: guardalo correre

Con l'accensione dell'elettromagnete solo per una piccola parte della rotazione, il rotore gira continuamente! Dai un'occhiata nel video.

Abbiamo aggiunto un LED che si accende quando l'elettromagnete viene attivato per aiutare a visualizzare cosa sta succedendo.

Nel grafico, puoi vedere la tensione misurata attraverso la bobina, accendendo e spegnendo!