Motor Brushless in 3D (3D printable brushless motor)

Nguồn cảm hứng

Có một nhà thiết kế tên Christoph Laimer đã thiết kế vài mẫu motor in 3D. Mình đã làm theo mẫu brushless motor V2, cụ thể là model A001.1, và nhận ra có một số điểm có thể chỉnh để motor nhẹ hơn, ít bị chảy/nóng chảy hơn và có khả năng mạnh hơn. Vậy là mẫu motor này ra đời. Nó giữ gần như cùng kiểu quấn dây (winding) như A001.1, nhưng những phần còn lại thì là thiết kế hoàn toàn mới.

Một số thử nghiệm định tính mình làm với nó

Thiết lập in (Print settings)

Chung

• Không khuyến nghị PLA vì lõi (core) sẽ nóng lên
• Nozzle 0.4mm và line width 0.4mm
• Layer height 0.15mm
• Làm mát chi tiết (part cooling) tối thiểu để bám lớp (layer adhesion) tốt

Stator

• In dựng đứng, với 3 lỗ bắt (mounting holes) đặt xuống build plate
• Chỉ dùng support cho các chi tiết ở mặt đáy

Rotor

• In úp xuống, với 6 lỗ bắt đặt xuống build plate
• Bật support

Rotor Bottom

• In đúng chiều, để phần ren (threads) hướng lên trên
• Không cần support

Những thứ cần mua

• Dây đồng tráng men 1mm (1mm enamelled copper wire)
• Nam châm như mô tả bên dưới
• Bạc đạn bi 25x37x7mm (ball bearings)

Lắp ráp (Assembly)

Thiết kế này có hai loại rotor khác nhau. Một loại chứa mảng nam châm xen kẽ (conventional alternating magnet array). Với loại này, bạn cần 12 viên nam châm 10x3x30mm, với cực từ nằm trên hai mặt lớn nhất.

Rotor còn lại được thiết kế để dùng Halbach array. Với loại này, bạn cần 12 viên 6x3x30mm, hoặc 24 viên 6x3x15mm (cực từ nằm trên hai mặt lớn nhất) và 12 viên 3x3x30mm, hoặc 24 viên 3x3x15mm (cực từ nằm trên các mặt lớn hơn).

Mảng xen kẽ (Alternating array)

Gắn nam châm vào các rãnh của rotor theo kiểu đổi cực xen kẽ. Để kiểm tra đúng cực, bạn có thể cầm một viên nam châm khác rà chậm vòng quanh phía ngoài rotor; bạn sẽ cảm nhận được lực hút và đẩy lặp đi lặp lại.

Halbach array

Gắn các viên nam châm lớn vào rãnh của chúng như mô tả ở trên. Sau đó gắn các viên nam châm nhỏ để tạo ra mẫu phân bố cực từ như hình bên dưới.

Core (lõi)

Lõi được quấn như hướng dẫn tại đây cho model A001.1. Dây có thể luồn qua các lỗ ở đáy stator. Bạn cứ mạnh dạn quấn thêm vòng nếu muốn, vì theo kinh nghiệm của mình thì các rãnh còn đủ chỗ để nhét thêm.

Lắp ráp cuối

Khi lõi đã quấn xong và rotor đã gắn nam châm, bạn có thể lắp motor. Trước tiên, cần đảm bảo độ lắp (fit) giữa bạc đạn và các chi tiết in là vừa. Bạn có thể chỉnh fit ngay trên chi tiết in, hoặc chỉnh trong file CAD.

Ép bạc đạn thứ nhất vào rotor và đảm bảo nó vào hết cữ. Ép bạc đạn thứ hai vào phần đáy của rotor. Cuối cùng, trượt lõi vào rotor cho tới khi nó ngồi hoàn toàn trong bạc đạn. Giờ bạn có thể trượt phần đáy rotor vào và vặn ốc cố định. Nếu motor không quay trơn, hãy kiểm tra xem có sợi nhựa (stringing) hay lỗi in nào khác bị kẹt trong khe giữa rotor và stator không.

Chúc bạn in vui!

Nếu bạn muốn ủng hộ những gì mình đang làm, bạn có thể mua cho mình một ly cà phê. Mình rất cảm kích!