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不知道何时,时尚界的创意开始枯竭了,潮流小达人的脑洞也开得不够大了,于是他们只能去翻故纸堆,把老前辈的作品再改进一下,名曰“复古”。
本文作者为MichaelCurry,他今天也要走一次复古风,用最前沿的3D打印技术做一个可爱的小马达。硬创邦做了不改变原意的编辑,一块儿来看看吧。
愉快的科普环节:马达始于19世纪50年代末期,最初的低速大扭矩液压马达是由油泵的一个定转子部件发展而来的,由一个内齿圈和一个与之相配的齿轮或转子组成。
从1790年到1880年,美国专利申请流程需要提交所申请专利的对应模型,这些不过十几立方厘米大小的小机器完全出自巧匠之手,而这些精致的专利模型促进了工业革命如雨后春笋般的技术进步。
RothschildPetersen专利模型博物馆的所有者AlanRothschild收藏了成千上万的迷人模型,在2011-2013年,一些模型在Smithsonian美国艺术馆首次展出。值得一提的是,奥巴马总统的办公室就陈列着Smithsonian收藏系列的专利模型。
在2013年的纽约MakeFaire上,我首次见到了Rothschild和他收藏的专利模型。此后,我们很高兴地接受了来自创客媒体的BrianJepson的挑战——利用3D打印制作Rothschild收藏系列里最酷炫的模型(还是能正常工作的那种)。
1872年,威廉斯堡的CharlesGaume在纽约获得了这个电机(美国专利#122944)的专利权。该模型用旋转铜质转子构成的复杂系统,给电磁线圈施以脉冲,从而让衔铁线圈旋转,进一步将电能转化成机械能。而接下来,后续的系统快速地启动关闭磁体,让转子持续旋转。如今,这个极具独创性的机械装置演进而来的无刷电机,慢慢的变成了了PC风扇和四旋翼遥控机械等产品的动力始祖。
将螺栓和夹具固定于台钳中,然后用钢锯把多余的部分切掉,保证螺栓和夹具末端齐平。同理,再切出2个以上的U型螺栓。(第四个螺栓暂时不需要用,不过稍安勿躁,下一步还会有派上用场的时候。)
将修理后的螺栓固定在支架两部分的中间,然后将支架两部分紧紧地固定在一起。
缠绕U型电磁体时,缠线的方向很重要。从电磁体的一边(也就是U型螺栓的一条腿)开始,将线放到螺栓的后面,然后顺时针缠绕。要把线缠得紧绷又整齐,此处要消耗很多线(和精力)。
将线一直缠到螺母位置,然后缠第二层,这次从上往下缠至底。要记住哦,始终都是顺时针方向。
第四层完成后,将线绕到电磁体的另一边。这边要按逆时针方向缠线。注意将线从一边绕至另一边的方式。(见上面第三幅图)
电磁体这边也要缠出4层线的厚度,跟之前除缠线方向相反外,其它操作都一样。
两边的线圈都缠好后,用D电池或其它1.5伏的电池通电检测一番。如果电磁体能吸起含铁的小金属,缠线一步就算成功了。(见下面中间那幅图)
转子使用U型螺栓的4个金属肘板作为电磁体作用的含铁物体。我用喷砂器给肘板喷砂,刻意做旧,去除表层的光泽,让它们看起来复古一点。
将每个肘板都按压进转子叶轮的狭槽。为了能使肘板紧密贴合,你在大多数情况下要使用刀来调整狭槽。如果它们自己无法贴合,那就用点胶水。
转子要在两个608滑板轴承上旋转。亚马逊或任何滑板轴承店上都有滑板轴承。我用喷砂器给边框部件喷砂,同样进行做旧处理,去除表层的光泽,让它们看起来比较像铸铁。
把一个边框翻过来,让轴承朝下,将第一个电磁体挤压进边框上的对应位置。因为边框上的孔比较紧,所以在大多数情况下要反复几次,让电磁体能够去。
将另外一个边框也挤压进步骤2里的轴,并且让上面的三个孔分别对进三个电磁体的对应位置。同样因为孔很紧,所以也在大多数情况下要反复操作来使孔和边框对接成功。
将三段导线连接在一起,连在一起的这头构成一个正极,导线分开的三头则都为负极。导线的正极将连到控制器的正极。负极将三个电磁体连接到开关MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)。在此,我给三个末端加上部分彩色线,这样方便表示它们分别控制哪个电磁体。(见下图左)
将这四头做成一个做旧版电缆,最好的方法是将它们穿过一根鞋带。宽鞋带最佳。剪掉鞋带末端,就能得到一根布管。(见下图中间)
将线穿过鞋带制成的布管,用热收缩管子或电工胶带来保护布管末端。(见下图右)
原版的1872专利模型用机械系统给线圈施加脉冲,从而转动转子。我们要用Arduino和三个N沟道的MOSFETs来代替这一部分。这样做起来更简单,也更易调整。
1号电池能提供电磁体需要的1.5伏电压和所需的电流。Arduino按序排好控制线圈开和关的MOSFETs。照下面的图搭建线路。然后下载Arduino代码(地址可以加硬创邦微信公众号leiphone_bang,回复“电机代码”即可)。将Arduino连接到电脑,打开Arduino代码并上传。
要让转子转起来,需要给它点帮助。定序器是个最简单的装置,也不能使静止的转子动起来。所以我们应该给它一个动力,用手指轻弹转子让它转起来。这个需要花点时间练习,得以非常接近于定序器设置的目标转速的速度来轻弹转子。