Є люди, які купують готові деталі. А є ті, у кого після придбання 3D-принтера одразу з’являється думка: “А що якщо надрукувати власний електродвигун?” Саме так і вчинив один із майстрів, чиє відео нещодавно облетіло мережу. Результат — повністю самостійно спроектований і зібраний безколекторний мотор. Без заводського виробництва, без дорогих компонентів, але з непоганою тягою і пропелером, який краще не тримати поряд з руками на повних обертах.
З чого починається мотор — з математикиПерш ніж запустити принтер, автор провів серйозну дослідницьку роботу. Безколекторні мотори мають безліч конфігурацій: найпоширеніші — 4 полюси / 3 слоти або 4 полюси / 6 слотів. Але він обрав варіант із 12 слотами статора і 16 полюсами ротора — схему складнішу, але ефективнішу.
Проектування почалось із ротора. Причина проста: потрібно було підібрати точний діаметр під 16 неодимових магнітів шириною 5 мм. Якщо ротор замалий — магніти просто не вмістяться. Якщо завеликий — між ними утворюються надто великі зазори, що б’є по ефективності.
Після ротора — статор. Тут найважливіший параметр — зазор між ротором і статором.
Він має бути мінімальним для максимального ККД, але не таким, щоб деталі торкалися одна одної при обертанні. Все це потребує точних розрахунків, і автор провів їх самостійно, перш ніж щось роздрукувати.
Друк, вал і перша незручністьПоки принтер працював — майстер не сидів без діла. Паралельно він виготовив вал: металевий стержень діаметром 5 мм, обрізаний до приблизно 5 см. З одного кінця — різьба М5 довжиною близько 2 см, з іншого — невеликий проріз під стопорну шайбу глибиною приблизно 1 мм. Нічого надскладного, але точність важлива.
Коли всі деталі були роздруковані, прийшов час намотки статора. І тут перший сюрприз: мідного дроту не вистачило. Добре, що під рукою виявився дріт діаметром 0,5 мм — намотку довелося починати заново. Котушки намотуються в одному напрямку через кожен третій слот. Кінці з’єднуються зіркою (Y-конфігурація), початки йдуть на регулятор обертів (ESC).
Магніти, підшипники і збіркаМагніти розміром 10×5×2 мм приклеювалися до ротора вручну. Тут є один критично важливий момент, про який автор попереджає окремо: полярність має чергуватися строго — північ,
південь, північ, південь. Переплутаєш — мотор просто не запуститься.
Для підшипників автор спочатку планував використати 685 ZZ, але ті виявились надто гучними. Зупинився на MR95 ZZ — тихіші і для такого розміру підходять краще. Перед установкою кожен підшипник змастив тонким механічним мастилом. Дрібниця, але ресурс роботи це помітно збільшує.
Ротор вставляється в статор не руками — автор використав гайку, щоб акуратно втягнути вал через ротор без перекосів. Бо якщо ротор встановити нерівно, при роботі виникнуть вібрації, які зруйнують і мотор, і настрій.
Перший запуск і маленький нюансЗібраний мотор не запустився самостійно — йому потрібен був невеликий поштовх рукою. Причина в тому, що статор надрукований із пластику, а не виготовлений із феромагнітного матеріалу. Через це початковий момент для самозапуску відсутній. Але після старту мотор крутиться впевнено і розвиває помітну тягу.
Фінальне випробування — саморобний пропелер діаметром 10 см. На половинній швидкості ефект вже відчутний. Тримати таку конструкцію в руках на повних обертах — серйозно не рекомендується:
пластиковий ротор може не витримати відцентрових навантажень.
Навіщо це взагаліПитання закономірне. Купити готовий безколекторний мотор зараз можна за кілька сотень гривень. Але саме в цьому і є сенс таких проектів — не в економії, а в розумінні. Людина, яка сама спроектувала геометрію, намотала котушки і розібралась із полярністю магнітів, розуміє принцип роботи електродвигуна на зовсім іншому рівні, ніж та, що просто замовила деталь на маркетплейсі.
І так, 3D-принтер тут — не просто інструмент для виготовлення корпусів. Це відправна точка для проектів, які раніше були доступні тільки інженерам із верстатним парком.
Запис Надрукував безколекторний мотор на 3D-принтері: ентузіаст показав, як зібрати електродвигун спершу з'явиться на ProstoMob.
