Genial motor de bricolaje a bajo costo

En este artículo, nos gustaría hablar sobre cómo creamos un motor eléctrico desde cero: desde la idea y el primer prototipo hasta un motor completo que ha superado todas las pruebas. Si este artículo le parece interesante, le informaremos por separado, con más detalle, sobre las etapas de nuestro trabajo que le resultan más interesantes.

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En la imagen de izquierda a derecha: rotor, estator, conjunto de motor parcial, conjunto de motor

Entrada

Los motores eléctricos aparecieron hace más de 150 años, pero durante este tiempo su diseño no ha cambiado mucho: un rotor giratorio, devanados de estator de cobre, cojinetes. A lo largo de los años, solo hubo una disminución en el peso de los motores eléctricos, un aumento en la eficiencia, así como en la precisión del control de velocidad.

Hoy, gracias al desarrollo de la electrónica moderna y la aparición de potentes imanes basados ​​en metales de tierras raras, es posible crear motores eléctricos “Brushless” cada vez más potentes y, al mismo tiempo, compactos y ligeros. Al mismo tiempo, por la sencillez de su diseño, son los motores eléctricos más fiables jamás creados. Sobre la creación de dicho motor y se discutirá en este artículo.

Descripción del motor

En los “motores sin escobillas”, no hay un elemento de “escobillas” familiar para todos al desmontar una herramienta eléctrica, cuya función es transferir corriente al devanado de un rotor giratorio. En los motores sin escobillas, se suministra corriente a los devanados de un estator inmóvil que, creando un campo magnético alternativamente en sus polos individuales, hace girar el rotor en el que se fijan los imanes.

El primer motor de este tipo fue impreso por nosotros en una impresora 3D como experimento. En lugar de placas especiales hechas de acero eléctrico, para la carcasa del rotor y el núcleo del estator, en el que se enrolló la bobina de cobre, usamos plástico ordinario. En el rotor se fijaron imanes de neodimio de sección rectangular. Naturalmente, dicho motor no era capaz de entregar la máxima potencia. Sin embargo, esto fue suficiente para que el motor girara hasta 20k rpm, después de lo cual el plástico no pudo soportarlo y el rotor del motor se rompió y los imanes se dispersaron. Este experimento nos inspiró para crear un motor completo.

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Habiendo conocido la opinión de los fanáticos de los modelos radiocontrolados, como tarea, elegimos un motor para autos de carrera del tamaño “540”, como el más demandado. Este motor tiene unas dimensiones de 54 mm de largo y 36 mm de diámetro.

Hicimos el rotor del nuevo motor con un solo imán de neodimio en forma de cilindro. El imán se pegó con epoxi a un eje mecanizado de acero para herramientas en una planta piloto.

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Cortamos el estator con un láser de un conjunto de placas de acero de transformador de 0.5 mm de espesor. Luego, cada placa se barnizó cuidadosamente y luego se pegó el estator terminado a partir de unas 50 placas. Las placas fueron barnizadas para evitar un cortocircuito entre ellas y excluir pérdidas de energía por corrientes de Foucault que pudieran ocurrir en el estator.

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La carcasa del motor estaba formada por dos piezas de aluminio en forma de contenedor. El estator encaja perfectamente en la carcasa de aluminio y se adhiere bien a las paredes. Este diseño proporciona una buena refrigeración del motor.

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Medición del desempeño

Para lograr el máximo rendimiento de sus diseños, es necesario realizar una adecuada evaluación y medición precisa del rendimiento. Para ello, diseñamos y montamos un dinamómetro especial.

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El elemento principal del soporte es una carga pesada en forma de arandela. Durante las mediciones, el motor hace girar la carga dada y la potencia de salida y el par del motor se calculan a partir de la velocidad angular y la aceleración.

Para medir la velocidad de rotación de la carga se utilizan un par de imanes en el eje y un sensor digital magnético A3144 basado en el efecto Hall. Por supuesto, sería posible medir las revoluciones por pulsos directamente desde los devanados del motor, ya que este motor es síncrono. Sin embargo, la opción con sensor es más fiable y funcionará incluso a velocidades muy bajas, en las que los pulsos serán ilegibles.

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Además de las revoluciones, nuestro soporte puede medir varios parámetros más importantes:

  • suministro de corriente (hasta 30 A) mediante un sensor de corriente basado en el efecto Hall ACS712;
  • voltaje de suministro Medido directamente a través del ADC del microcontrolador, a través de un divisor de voltaje;
  • temperatura dentro/fuera del motor. La temperatura se mide por medio de una resistencia térmica semiconductora;

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Como resultado, nuestro stand es capaz de medir las siguientes características del motor en cualquier momento:

  • corriente consumida;
  • voltaje consumido;
  • el consumo de energía;
  • potencia de salida;
  • revoluciones del eje;
  • momento en el eje;
  • Eficiencia;
  • potencia que sale en calor;
  • temperatura dentro del motor.

Resultados de la prueba

Para comprobar el rendimiento del soporte, primero lo probamos en un motor de conmutador convencional R540-6022. Se sabe poco sobre los parámetros de este motor, pero esto fue suficiente para evaluar los resultados de la medición, que resultaron ser bastante cercanos a los de fábrica.

Entonces nuestro motor ya fue probado. Naturalmente, pudo mostrar una mejor eficiencia (65% frente a 45%) y al mismo tiempo más par (1200 frente a 250 g por cm) que un motor convencional. La medición de la temperatura también dio muy buenos resultados, durante la prueba el motor no se calentó por encima de los 80 grados.

Pero de momento las medidas aún no son definitivas. No pudimos medir el motor en todo el rango de RPM debido a las limitaciones de la fuente de alimentación. También tenemos que comparar nuestro motor con motores similares de la competencia y probarlo “en batalla”, poniéndolo en un auto de carreras controlado por radio y competir en competencias.

Cómo hacer un motor eléctrico con sus propias manos: una descripción paso a paso de cómo diseñar y ensamblar un motor eléctrico simple (120 fotos y videos)

Un motor eléctrico es un dispositivo complejo que trae grandes beneficios a las personas en el siglo XXI y se usa en todas partes. Por ejemplo, dichos motores se utilizan en diversas industrias, también se encuentran en todos los automóviles y están presentes en muchos juguetes electrónicos para niños.

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Su principal ventaja es que se puede utilizar tanto para la rotación, que se convierte en movimiento mecánico, como viceversa. Por lo tanto, en muchos países europeos, los aerogeneradores se han utilizado durante mucho tiempo para generar electricidad.

En este artículo, compartiremos con usted cómo hacer un prototipo simple de un motor moderno y también le diremos cómo se lleva a cabo el devanado del inducido de un motor eléctrico.

Breve contenido del artículo:

motor electrico sencillo

Es bastante difícil crear un motor eléctrico asíncrono con sus propias manos, ya que este es un diseño preciso e ideal. Las bobinas con arrastre deben ubicarse en una pendiente de 120 grados, ya que la característica provoca la rotación del rotor.

En casa no todo el mundo puede crear algo así, por eso te contamos una forma interesante de hacer un motor eléctrico sencillo.

En un prototipo simple del motor, será posible comprender claramente el principio por el cual funcionan los motores y, por supuesto, no hemos olvidado la foto de un motor eléctrico casero.

Preparamos todo lo que necesitas

  • Un pequeño imán, preferiblemente de neodimio.
  • Cinta insultiva.
  • 1 batería de 1.5 voltios.
  • 2 pines
  • Alambre de cobre con un diámetro de 0.5 mm.
  • Alambre de cobre con un diámetro de 1 mm.
  • Pegamento caliente.
  • Una pequeña pieza de madera contrachapada (10 por 10 cm será suficiente).
  • Tapa de botella de plástico.
  • Cuchillo de oficina.

Bobinado de bobina

Tome un alambre (0.5 mm) y un corcho de una botella, haga una incisión en el costado de la tapa con una profundidad de 2 mm. Con fuerza, es necesario apretar el cable en el corte realizado para una fijación confiable.

En la fábrica, los devanados crean trabajo, ya que una persona no puede enrollar el cable de manera tan perfecta y rápida. El porcentaje de error en la producción es muy pequeño, por lo que no se realiza el rebobinado de motores eléctricos.

No necesita hacer muchos devanados, sino solo uno, así que intente enrollarlo lo más prolijamente posible. Haga unas 100 vueltas de alambre en la tapa y retire la bobina de alambre de la tapa.

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Para que las vueltas de la herida no se deshagan, es necesario dar 10 vueltas a los extremos desde el interior de la bobina y luego envolver el otro extremo en sentido contrario a las agujas del reloj.

A continuación, necesita un cable con un diámetro de 1 milímetro, un pequeño segmento de 10 centímetros. Doble el segmento exactamente en el medio y rómpalo por la mitad con una flexión constante, en cuyo caso obtendremos 2 segmentos iguales.

Enrolle la bobina creada con unas pocas vueltas y deje un extremo recto de 3 centímetros. También necesitas hacerlo desde el otro extremo, luego intenta calibrar al máximo nuestro rotor casero.

Si esto no se hace, en el futuro saltará mucho y es posible que nuestro motor no funcione bien a partir de esto.

Construcción de una plataforma y trabajo en red

Precaliente la pistola de pegamento durante 10 minutos, esto es necesario para que el pegamento tenga buenas propiedades y se adhiera bien a la superficie de la madera contrachapada.

Tome un trozo de madera contrachapada y haga 4 caídas a lo largo de los bordes, en nuestro caso esto es necesario para la estabilidad de la plataforma. Luego tome la batería, exprima el pegamento en la plataforma y presione firmemente hasta que el pegamento se endurezca.

Usaremos pines ordinarios como contactos para la bobina, se pueden encontrar en cualquier tienda. Tome la cinta y fije los pines para que queden perpendiculares al tablero.

Si no está seguro de que sostenga bien la bobina de alambre, también puede arreglarlo con pegamento caliente. Pegue un pequeño imán en la parte superior de la batería con pegamento, si tiene una carcasa de metal, entonces el imán se pegará a la batería.

montaje final

Para poder lanzar, solo queda ensamblar todo en el orden correcto. Tome la bobina enrollada y asegúrese de que los extremos estén alineados, puede hacerlo con una regla.

Si todo está en orden, puede instalar la bobina en los anillos de los pasadores y golpear un poco la bobina para darle rotación.

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Intente hacer un arranque suave del motor eléctrico, de lo contrario puede doblar el cable y luego nuestro motor casero no girará.

Si hizo todo correctamente, girará durante mucho tiempo, es decir, hasta que se agote la batería. ¡Todo, nuestro motor eléctrico más simple está listo!

Consejos fotográficos sobre cómo hacer un motor eléctrico con tus propias manos.

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