Moteur à courant continu sans balais : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Faisons un moteur électrique qui tourne en utilisant des aimants en néodyme et du fil. Cela montre comment un courant électrique est converti en mouvement.

Nous construisons un moteur à courant continu sans balais primitif. Il ne remportera aucun prix d'efficacité ou de design, mais nous aimons penser qu'un exemple simple permet de voir plus facilement ce qui se passe.

Les matériaux nécessaires:

-(2) aimants néodyme

-Rotor (nous avons utilisé un roulement 608ZZ)

-Aimant fil

-Boulon en acier

-Planche à pain

-Électronique - Interrupteur Reed, transistor, diode flyback, résistance 20ohm, LED, alimentation 6V DC. Nous avons utilisé des piles 4AA dans un bloc-piles

Étape 1: Rotor de bricolage

La partie tournante d'un moteur électrique s'appelle le rotor. La plupart des moteurs brushless ont des aimants permanents sur le rotor.

Notre rotor tourne grâce à un roulement 608ZZ collé sur un crayon. Ce roulement est couramment utilisé dans des choses comme les roues de skateboard et les spinners.

Nous avons collé deux aimants néodyme B442 1/4" x 1/4" x 1/8" sur le bord extérieur du roulement, à 180 degrés l'un de l'autre. Les deux sont orientés avec leurs pôles nord vers l'extérieur. C'est différent de la plupart des Les moteurs BLDC qui ont des pôles alternatifs tournés vers l'extérieur. Cette simplification a rendu nos circuits électroniques un peu plus faciles.

Étape 2: Bougez

Comment faire tourner cette chose ? Nous pourrions simplement le faire glisser avec notre doigt, mais nous recherchons une poussée magnétique. Apportez un autre aimant près de l'un des aimants du rotor, avec son pôle nord face au pôle nord de l'aimant du rotor. Cela entraînera la repousse ou la poussée des aimants, ce qui entraînera la rotation du rotor.

Si nous appuyons sur l'aimant assez fort pour faire tourner le rotor à mi-chemin, nous pouvons le faire à nouveau pour l'aimant suivant. Si nous étions assez rapides, nous pourrions continuer à fermer l'aimant et à le retirer, en faisant tourner le rotor en continu.

C'est là que l'électronique entre en jeu. Nous devons créer un électro-aimant qui éteint et allume en poussant les aimants du rotor.

Étape 3: électro-aimant

Un simple électro-aimant consiste en une bobine de fil magnétique enroulée autour d'un noyau en acier. Nous avons utilisé un fil magnétique en cuivre monobrin de calibre 24 avec une fine isolation en émail. Un boulon est devenu le noyau d'acier.

Lorsque nous lui appliquons une tension, il devient un aimant. Avec l'électro-aimant positionné juste à droite, il devrait repousser l'aimant du rotor. Il ne nous reste plus qu'à l'allumer et à l'éteindre au bon moment.

Nous voulons allumer l'électro-aimant juste après que l'un des aimants du rotor passe le boulon, pour le repousser. Après un petit trajet, disons 30 degrés environ, il devrait s'éteindre. Comment pouvons-nous effectuer cette commutation électroniquement ?

Étape 4: Capteur magnétique

Nous avons choisi un interrupteur à lames pour nous dire quand les aimants sont dans la bonne position. Un interrupteur à lames est un capteur sous verre, où deux fils ferromagnétiques se touchent presque. Appliquez un champ magnétique au capteur avec juste la bonne force magnétique et la bonne direction, et ces deux fils se touchent, établissant un contact électrique et complétant le circuit.

Avec le commutateur à lames positionné comme indiqué, il n'entre en contact que pendant la bonne partie de la rotation du rotor.

Étape 5: Circuit final - Amélioré

Alors que la configuration simple du commutateur à lames a fonctionné brièvement, nous avons rapidement rencontré des problèmes. Nous faisions passer beaucoup de courant à travers cet interrupteur à lames et il a soudé les deux contacts ensemble. C'est parce que nous avons essentiellement court-circuité les batteries.

Pour résoudre ce problème, nous avons ajouté un transistor. Au lieu de faire passer tout le courant de l'électro-aimant par l'interrupteur à lames, nous avons utilisé l'interrupteur à lames pour déclencher et éteindre le transistor, de sorte que le courant passe à travers le transistor à la place. Un transistor est essentiellement un interrupteur marche-arrêt qui peut gérer un peu plus de courant.

La configuration finale comprend également une diode pour empêcher le reflux de l'électro-aimant. C'est ce qu'on appelle une "diode Flyback", qui empêche le courant de griller le transistor lorsqu'il s'éteint.

Étape 6: Regardez-le fonctionner

L'électro-aimant ne s'activant que sur une petite partie de la rotation, le rotor tourne en continu ! Découvrez-le dans la vidéo.

Nous avons ajouté une LED qui s'allume lorsque l'électro-aimant est activé pour aider à visualiser ce qui se passe.

Dans le graphique, vous pouvez voir la tension mesurée aux bornes de la bobine, s'allumer et s'éteindre !