Бесщеточный двигатель постоянного тока: 6 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Давайте сделаем вращающийся электродвигатель из неодимовых магнитов и проволоки. Это показывает, как электрический ток превращается в движение.

Мы строим примитивный бесщеточный двигатель постоянного тока. Он не принесет никаких наград за эффективность или дизайн, но нам нравится думать, что простой пример упрощает понимание того, что происходит.

Необходимые материалы:

- (2) неодимовые магниты

-Ротор (мы использовали подшипник 608ZZ)

-Магнитный провод

-Стальной болт

- макетная плата

-Электроника - Геркон, транзистор, обратный диод, резистор 20 Ом, светодиод, источник питания 6 В постоянного тока. Мы использовали батареи 4AA в аккумуляторном блоке

Шаг 1: Ротор своими руками

Вращающаяся часть электродвигателя называется ротором. Большинство бесщеточных двигателей имеют постоянные магниты на роторе.

Наш ротор вращается благодаря закрепленному на карандаше подшипнику 608ZZ. Этот подшипник обычно используется в таких вещах, как колеса для скейтборда и спиннеры.

Мы приклеили два неодимовых магнита B442 размером 1/4 "x 1/4" x 1/8 "на внешний край подшипника, на 180 градусов друг от друга. Оба ориентированы северными полюсами наружу. Это отличается от большинства Двигатели BLDC с чередующимися полюсами обращены наружу. Это упрощение сделало нашу электронную схему немного проще.

Шаг 2: Двигайтесь

Как нам заставить эту штуку вращаться? Мы могли бы просто щелкнуть по нему пальцем, но нам нужен магнитный толчок. Поднесите другой магнит к одному из магнитов ротора так, чтобы его северный полюс был обращен к северному полюсу магнита ротора. Это заставит магниты отталкиваться или толкать, заставляя ротор вращаться.

Если мы нажмем на магнит достаточно сильно, чтобы повернуть ротор наполовину, мы сможем повторить это снова со следующим магнитом. Если бы мы были достаточно быстрыми, мы могли бы держать магнит близко и убирать его, непрерывно вращая ротор.

Здесь на помощь приходит электроника. Нам нужно создать электромагнит, который включает и включает магниты ротора.

Шаг 3: Электромагнит

Простой электромагнит состоит из катушки из магнитной проволоки, обернутой вокруг стального сердечника. Мы использовали одножильный медный магнитный провод 24 калибра с тонкой эмалевой изоляцией. Болт стал стальным сердечником.

Когда мы подаем на него напряжение, он становится магнитом. Когда электромагнит расположен правильно, он должен оттолкнуть магнит ротора. Теперь все, что нам нужно сделать, это включить и выключить его в нужный момент.

Мы хотим включить электромагнит сразу после того, как один из магнитов ротора пройдет через болт, чтобы оттолкнуть его. После небольшого путешествия, скажем, на 30 градусов или около того, он должен выключиться. Как мы можем осуществить это переключение электронным способом?

Шаг 4: Магнитный датчик

Мы выбрали геркон, чтобы сообщить нам, когда магниты находятся в правильном положении. Геркон - это датчик в стеклянном корпусе, где два ферромагнитных провода почти касаются друг друга. Приложите к датчику магнитное поле с правильной магнитной силой и направлением, и это заставит эти два вывода касаться друг друга, создавая электрический контакт и замыкая цепь.

Когда герконовый переключатель установлен, как показано, он входит в контакт только во время правильной части вращения ротора.

Шаг 5: Заключительный контур - Улучшено

Хотя простая установка язычкового переключателя работала недолго, мы быстро столкнулись с проблемами. Мы пропускали через этот герконовый переключатель большой ток, и он сваривал два контакта вместе. Это потому, что мы, по сути, замыкали батареи.

Чтобы решить эту проблему, мы добавили транзистор. Вместо того, чтобы весь ток электромагнита проходил через герконовый переключатель, мы использовали герконовый переключатель для включения и выключения транзистора, поэтому вместо этого ток проходит через транзистор. Транзистор - это, по сути, двухпозиционный переключатель, который может выдерживать немного больший ток.

Окончательная установка также включает диод для предотвращения обратного потока от электромагнита. Это называется «обратным диодом», который предотвращает поджаривание транзистора током при его выключении.

Шаг 6: Смотрите, как это работает

При включении электромагнита только на небольшом участке вращения ротор вращается непрерывно! Посмотрите это на видео.

Мы добавили светодиод, который загорается при включении электромагнита, чтобы помочь визуализировать происходящее.

На графике вы можете видеть измеренное напряжение на катушке, включая и выключая!