🧜🏿 🤦 🤣 创建和测试无刷电机 🧚🏿 👩🏿‍🏫 🧑🏿‍🤝‍🧑🏾

在本文中，我们想谈谈我们如何从头开始创建电动机：从构思和第一个原型到通过所有测试的成熟电动机。如果您觉得本文有趣，我们将分别更详细地告诉您我们工作中最有趣的阶段。

在从左到右的图片中：转子，定子，部分电动机组件，电动机组件

参赛作品

电动机出现于150年前，但是在此期间，电动机的设计并未发生任何特殊变化：旋转的转子，铜定子绕组，轴承。多年来，电动机的重量仅减少了，效率增加了，速度控制精度也得到了提高。

如今，由于现代电子技术的发展以及基于稀土金属的强力磁铁的出现，有可能制造出功能强大，同时又紧凑，轻便的“ 无刷 ”电动机。同时，由于其设计简单，它们是有史以来制造的最可靠的电动机。本文将讨论这种电动机的创建。

电机说明

在“无刷电机”中，没有“刷”元素，这是拆卸电动工具时每个人都熟悉的，其作用是将电流传递到旋转转子的绕组上。在无刷电动机中，电流被提供给固定定子的绕组，定子在其各个磁极上交替产生磁场，使装有磁铁的转子旋转。

作为实验，我们首先将这种电动机作为3D打印机进行了印刷。代替由电工钢制成的特殊板，我们将普通塑料用于转子本体和定子铁心，并在其上缠绕了铜线圈。矩形钕磁铁安装在转子上。自然，这种电动机不能提供最大功率。但是，这足以使电动机以最高20k rpm的转速旋转，此后，塑料无法支撑住它，电动机的转子也被撕裂，磁铁散落在周围。这个实验鼓励我们制造出成熟的电动机。

前几个原型

在了解了无线电控制模型爱好者的意见之后，作为一项任务，我们选择了“ 540”尺寸赛车用电动机作为最受欢迎的电动机。该电机的长度为54mm，直径为36mm。我们用单个钕圆柱磁铁制成了新电动机的

转子。在中试生产中，将环氧磁体胶粘到由工具钢加工而成的轴上。我们用激光从一组0.5毫米厚的变压器钢板上切

下定子。然后将每块板小心上光，然后从约50块板中粘贴成品定子。板要上光油，以避免它们之间的短路，并排除定子中可能发生的因福柯电流引起的能量损失。

马达壳体由两个铝制的容器形式制成。定子紧紧地固定在铝制外壳中，并且紧贴墙壁。这种设计可提供良好的发动机冷却效果。

绩效评估

为了获得其发展的最大特征，有必要对特征进行充分的评估和准确的测量。为此，我们设计并组装了一种特殊的测力计。

支架的主要元件是洗衣机形式的重物。在测量过程中，电动机旋转给定负载，并通过角速度和加速度计算出输出功率和电动机扭矩。

为了测量负载的旋转速度，使用了轴上的一对磁体和基于霍尔效应的磁性数字传感器A3144。当然，由于该电动机是同步的，因此有可能通过直接来自电动机绕组的脉冲来测量转数。但是，带有传感器的版本更加可靠，即使在非常低的速度下也可以工作，在这种情况下脉冲将无法读取。

除了革命之外，我们的展台还能够测量更多重要参数：

使用基于ACS712霍尔效应的电流传感器提供电流（最高30A）；
电源电压。通过分压器直接通过微控制器的ADC进行测量；
电机内部/外部的温度。温度通过半导体热阻测量；

为了从传感器收集所有参数并将它们传输到计算机，Arduino纳米板上使用了AVR mega系列微控制器。微控制器通过COM端口与计算机通信。为了处理读数，编写了一个特殊的程序来记录，平均和演示测量结果。

因此，我们的架子能够随时测量以下电动机特性：

电流消耗；
功耗；
功耗；
输出功率
轴旋转；
轴上的力矩；
效率性
电力将发热；
电机内部温度。

展示展位工作的视频：

测试结果

为了测试支架的性能，我们首先在常规R540-6022换向器电机上对其进行了测试。该电动机的已知参数很少，但这足以评估测量结果，事实证明该结果与出厂值相当接近。

然后我们的电动机已经过测试。自然，他能够显示出比普通马达更好的效率（65％比45％），同时力矩更大（1200/250 g / cm）。温度测量也给出了很好的结果，在测试过程中，电动机没有加热到80度以上。

但是目前这些测量还没有完成。由于电源功率有限，我们无法在全速范围内测量电动机。我们还必须将我们的发动机与同类竞争对手的发动机进行比较，并在“战斗中”对其进行测试，将其置于无线电遥控车上并在比赛中发言。

创建和测试无刷电机

参赛作品

电机说明

绩效评估

测试结果

More articles: