芯耀
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電機大家很熟悉了，生活工作中經(jīng)常會遇到電機，作為最常遇到的動力設(shè)備。四軸飛行器常用的是無刷電機。
普通無刷電機體積比較大
今天介紹的是只有 PCB 般厚度的微型開源無刷電機。作者 Carl Bugeja 是一位追求微型化的年輕工程師。
這個項目的靈感來自于試圖制造更小更便宜的無人機。 將電機制作到 PCB 本身將降低任何微型機器人的整體價格，從而使群體機器人變得更加經(jīng)濟實惠。
普通的外轉(zhuǎn)子無刷電動機由定子，轉(zhuǎn)子和通過軸承連接兩者的軸制成。 其定子繞鐵芯纏繞，以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的磁鐵。 鐵芯的高磁導(dǎo)率在每個線圈周圍產(chǎn)生強磁場，從而提高了電機的扭矩強度。
這種電機設(shè)計的獨特之處在于定子印刷在 PCB 板上。 六個定子磁極是以星形配置的螺旋形軌跡。 雖然與鐵芯定子相比，這些線圈產(chǎn)生的扭矩更小，但電機仍然適用于高速應(yīng)用，額定功率為 1 瓦。
它還有一個 16 毫米直徑，1.7 毫米薄的 3D 打印 4 極轉(zhuǎn)子。 因此，這種軸向磁通電機的總厚度增加了 5 毫米（不包括軸），重量為 1.5 克。
3D 打印的轉(zhuǎn)子，內(nèi)置 4 個磁鐵
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現(xiàn)在，作者更近一步將 pcb 升級到 6 層板，通過添加兩個額外的層，可以減少每層的匝數(shù)并使其達到 11 毫米。 電機總高度為 3.6 毫米，重量為 0.5 克。
這個 pcb 空間利用率極高！ 每個線圈有 3 個過孔連接中間層。 這些迫使三角形定子磁極更有效地利用磁場區(qū)域。
微型轉(zhuǎn)子設(shè)計有四個壓配合 2mm n52 磁鐵和一個 3mm 軸承。 這種新設(shè)計將軸焊接到定子上，因此它是固定的，不隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
作者選擇使用這種設(shè)計是因為有兩件事：
1、找不到足夠小的軸承以適應(yīng)定子的中間位置。
2、不打算用軸。 定制的 3D 打印轉(zhuǎn)子更有意義。
更進一步，作者還為 PCB 電機增加了 ESC，用來控制電機。
這是它的原理圖：
它有一個 PIC16F1503 作為主控制器和一個三重半橋驅(qū)動器 STSPIN230，用于控制電機的三相。 該 MCU 具有較低的計算能力（因為我不再考慮無傳感器控制所需的不多）但是采用 3x3mm 芯片封裝，價格便宜 2 美元左右。它們均采用相同的電源供電，以避免使用額外的電源線或板載穩(wěn)壓器，從而進一步降低成本。 我過濾了 LC 濾波器的數(shù)字電路電源，以減弱電機可能產(chǎn)生的噪音。 它可以在 5V 至 2.6V 電源下工作，總共使用 220mA 電流。
由于 pcb 電機產(chǎn)生的反電動勢太弱而無法實現(xiàn)無傳感器速度控制器。 所以作者決定使用霍爾傳感器（US1881）用于檢測轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵，向微控制器提供反饋，然后實現(xiàn)速度閉環(huán)速度控制器。
如果你對這個項目感興趣，想獲取完整信息請訪問：
https://hackaday.io/project/39494-pcb-motor
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這個《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開發(fā)者可以多有創(chuàng)意，從這些作品中你可以看到。
2019 年 3 月，Hackadayprize 中國區(qū)賽事將隆重開啟，我們很期待看到國內(nèi)的硬件開發(fā)者大開腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒，與來自全球的硬件開發(fā)者同臺 PK？
