您是否知道过重的PCB绕线电机和无人机电机的解决方案？

什么是PCB绕组电机和无人机电机太重？电动机印刷电路板的每一层都有一组线圈，这些线圈堆叠在一起并相互连接以形成连续的迹线。我只是想先做一个很小的无人机。
但是我很快意识到，在我的设计中有一个限制因素，那就是电动机的尺寸和重量。即使是小型电动机，仍然是分立的设备，需要连接到所有其他电子组件和结构组件。
因此，我开始怀疑是否有一种方法可以合并这些组件并降低质量。我的灵感来自某些无线电系统如何在印刷电路板（PCB）上使用由铜走线制成的天线。
我可以使用类似的方法产生足够强的磁场来驱动电动机吗？我决定看看是否可以使用由PCB走线制成的电磁线圈来制造轴向磁通电动机。在轴向磁通电动机中，形成电动机定子的电磁线圈平行于盘形转子安装。
永磁体嵌入转子的圆盘中。定子线圈由交流电驱动以使转子旋转。
第一个挑战是确保我可以产生足够的磁通量来转动转子。设计扁平的螺旋形线圈走线并让电流流过很简单，但是我将电机的直径限制为16 mm，这样整个电机的直径就可以与最小的成品无刷电机相媲美。
16毫米表示我只能在转盘下方安装6个线圈，每个螺旋线大约绕10圈。十匝不足以产生足够大的磁场，但是如今，制造多层PCB变得很容易。
通过打印成堆叠的线圈（四层中的每一层都有线圈），我可以为每个线圈获得40匝，足以旋转一个转子。随着设计的发展，出现了更大的问题。
为了使电动机保持旋转，必须同步转子和定子之间动态变化的磁场。在由交流电驱动的典型电动机中，由于跨接定子和转子的电刷的布置，自然会发生这种同步。
在无刷电动机中，需要一种实现反馈系统的控制电路。左：完成的四层印刷电路板。
中间图像：将脉冲施加到这些线圈上，以驱动带有嵌入式永磁体的3D打印转子。右图：尽管PCB不如传统的无刷电机那么强大，但它更便宜，更轻。
在之前制作的无刷电机驱动器中，我测量了反电动势作为控制速度的反馈。反电动势的原因是旋转的电动机就像一个小型发电机，产生的电压与用于驱动定子线圈中电动机的电压相反。
反电动势的感应可以提供有关转子旋转方式的反馈信息，并允许控制电路使线圈同步。但是在我的PCB电动机中，反电动势太弱而无法使用。
为此，我安装了一个霍尔效应传感器，该传感器可以直接测量磁场的变化，从而测量转子及其上方旋转的永磁体的速度。然后将该信息输入到电动机控制电路中。
为了制作转子本身，我转向了3D打印。首先，我制作了一个转子，将其安装在单独的金属轴上，但是随后我开始打印卡扣轴，将其作为转子的组成部分。
这简化了仅转子，四个永磁体，一个轴承以及提供线圈和结构支撑的PCB的物理组件。我很快得到了我的第一台电动机。
测试表明，它可以产生0.9 gcm的静态扭矩。这还不足以满足我将电动机集成到无人机中的最初目标，但我意识到，该电动机仍可用于在地面上推动小型且廉价的机器人轮子，因此我坚持进行研究（电动机通常是机器人上最昂贵的零件）。
该印刷电动机可以在3.5至7伏的电压下运行，尽管在较高电压下会明显发热。在5 V时，其工作温度为70°C，这仍然是可控的。
它消耗大约250 mA的电流。目前，我一直在尝试增加电动机的扭矩。
通过在定子线圈的背面添加铁氧体片以容纳线圈的磁力线，我几乎可以将转矩提高一倍。我还正在设计具有不同绕组配置和更多定子线圈的其他原型。
此外，我一直在尝试使用相同的技术来制造PCB电动推杆，该推杆可以驱动3D打印的滑块在12个线圈的行上滑动。另外，我正在测试使用相同印刷线圈执行电磁驱动的柔性PCB原型。
我的目标是-即使我仍然无法制造出可以飞向天空的小型无人机，也要开始制造体积更小，体积更小的机器人。