芯耀
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2019 Hackadayprize 中國(guó)區(qū)賽事正在火熱報(bào)名 ing，我們將為大家介紹在過(guò)去幾屆 Hackadayprize 中獲獎(jiǎng)的作品，希望能給你帶來(lái)啟發(fā)！快點(diǎn)來(lái)報(bào)名參賽，12.5 萬(wàn)美元的終極大獎(jiǎng)在等你認(rèn)領(lǐng)：https://www.cirmall.com/hackadayprize_2019
電機(jī)大家很熟悉了，生活工作中經(jīng)常會(huì)遇到電機(jī)，作為最常遇到的動(dòng)力設(shè)備。四軸飛行器常用的是無(wú)刷電機(jī)。
普通無(wú)刷電機(jī)體積比較大
今天介紹的是只有 PCB 般厚度的微型開(kāi)源無(wú)刷電機(jī)。作者 Carl Bugeja 是一位追求微型化的年輕工程師。
這個(gè)項(xiàng)目的靈感來(lái)自于試圖制造更小更便宜的無(wú)人機(jī)。 將電機(jī)制作到 PCB 本身將降低任何微型機(jī)器人的整體價(jià)格，從而使群體機(jī)器人變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
普通的外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電動(dòng)機(jī)由定子，轉(zhuǎn)子和通過(guò)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(gè)線圈周?chē)a(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，從而提高了電機(jī)的扭矩強(qiáng)度。
這種電機(jī)設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處在于定子印刷在 PCB 板上。 六個(gè)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(jī)仍然適用于高速應(yīng)用，額定功率為 1 瓦。
它還有一個(gè) 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(jī)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(gè)磁鐵
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現(xiàn)在，作者更近一步將 pcb 升級(jí)到 6 層板，通過(guò)添加兩個(gè)額外的層，可以減少每層的匝數(shù)并使其達(dá)到 11 毫米。 電機(jī)總高度為 3.6 毫米，重量為 0.5 克。
這個(gè) pcb 空間利用率極高！ 每個(gè)線圈有 3 個(gè)過(guò)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(chǎng)區(qū)域。
微型轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)有四個(gè)壓配合 2mm n52 磁鐵和一個(gè) 3mm 軸承。 這種新設(shè)計(jì)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(jì)是因?yàn)橛袃杉拢?br />
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(jìn)一步，作者還為 PCB 電機(jī)增加了 ESC，用來(lái)控制電機(jī)。
這是它的原理圖：
它有一個(gè) PIC16F1503 作為主控制器和一個(gè)三重半橋驅(qū)動(dòng)器 STSPIN230，用于控制電機(jī)的三相。 該 MCU 具有較低的計(jì)算能力（因?yàn)槲也辉倏紤]無(wú)傳感器控制所需的不多）但是采用 3x3mm 芯片封裝，價(jià)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(jìn)一步降低成本。 我過(guò)濾了 LC 濾波器的數(shù)字電路電源，以減弱電機(jī)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(jī)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)太弱而無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)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(cè)轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵，向微控制器提供反饋，然后實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)速度控制器。
如果你對(duì)這個(gè)項(xiàng)目感興趣，想獲取完整信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：
https://hackaday.io/project/39494-pcb-motor
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有人說(shuō)硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限，而在我們看來(lái)，硬件創(chuàng)新，尤其是中國(guó)硬件工程師的創(chuàng)新，還遠(yuǎn)未走到盡頭，而只是剛剛開(kāi)始。作為致力于為全球硬件開(kāi)發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺(tái)，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開(kāi)發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開(kāi)發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過(guò) 3000 多個(gè)硬件團(tuán)隊(duì)在這個(gè)賽事中互動(dòng)交流、切磋技藝。
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這個(gè)《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開(kāi)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(guó)區(qū)賽事將隆重開(kāi)啟，我們很期待看到國(guó)內(nèi)的硬件開(kāi)發(fā)者大開(kāi)腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒(méi)，與來(lái)自全球的硬件開(kāi)發(fā)者同臺(tái) PK？
