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献给初学者:如何制作一个无刷电机

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发表于 2015-4-7 18:33:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

论坛里大多是电工,更多的关注无刷电机的驱动,很少有关注无刷电机本身。还有一些网友还分不清有刷电机和无刷电机的区别。网上有一些无刷电机的拆解图,多数是外转子无刷电机,现在我用多图展示一个微型内转子无刷电机是如何做出来,献给对无刷电机有兴趣的初学者,大神可以尽情拍砖。

1、磁路设计
设计一款电机前,应该根据应用场合确认大致功率,转速等。外形一般要符合现有电机规格,可以通用、替换。电机设计有专门的软件,常用的有ANSYS、ANSOFT等。确定定子槽数,转子极数,转子外径等。 一般转子越大,扭矩越大,但转动惯量也大。看你实际需求。要求能快速响应的场合,转子就要做小一点。这款电机设计成9槽6极,星形接线法。
基本尺寸确定后,就可以开始3D设计了,我用Solidworks,好学易用。
这是外形图:


剖开看一下:


渲染一下:



接下来就是出图出图、开模开模; 定子冲片如果开级进模的话,费用大概十几万,万一哪里错了可就不好玩了,所以可以先用线切割割一些冲片出来手工叠好测试一下。
(本来想放一张线切割做定子,手工绕线的图片,无奈找不到了)
总结一个小经验。
如果定子开的是级进模,而对转子惯量要求不那么高,可以把转子铁芯(姑且这么叫,我也不知道专业名词该叫什么)一起开出来,能省不少钱,而且你可以要求他转子铁芯做得比定子矮一点,方便后面做动平衡。(一定要开模的时候就跟他们说清楚,转子铁芯少叠几片。我们就是开头没说清楚,模具开出来后就来不及改了)
这是开出来的定子和转子铁芯:


稀土磁环和转子铁芯是用厌氧胶粘在一起的,粘之前要去除表面的油渍。我们使用的是乐泰的胶水,但是我发现乐泰的胶水对表面清洁度要求要,如果油没去干净容易粘不住。反而是国产的5319粘的更好(5319便宜,我都是大坨大坨往上滴,多余的再擦掉)。


粘好磁环后,再压上转轴和铝套,铝套就是一个限位作用,没什么特殊。


压好后要进行关键的一步,打动平衡,这一步关系到最后整机的振动和噪音。




这是打好动平衡后的转子:上面还有我的指纹....


转子到这一步基本就搞定了,接下来搞定子
(未完待续)







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 楼主| 发表于 2015-4-7 18:36:19 | 显示全部楼层
先吃饭去
发表于 2015-4-7 18:42:23 | 显示全部楼层
专业,赞一个
发表于 2015-4-7 18:49:08 | 显示全部楼层
专业!赞一个!!
发表于 2015-4-7 18:51:19 | 显示全部楼层
纯手工做不了
发表于 2015-4-7 18:57:04 | 显示全部楼层
想到了小时候玩的四驱车的马达。。。
发表于 2015-4-7 18:57:06 | 显示全部楼层
厂家生产过程是不是就这样啊,个人肯定这样搞不起来
发表于 2015-4-7 19:03:08 | 显示全部楼层
楼主是哪边的?
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:09:25 | 显示全部楼层
定子相对来说比较简便
先把塑料骨架套进定子冲片,然后绕线。 在其它结构已已确定的情况下,可以通过调整绕线参数(线径/圈数),来改变电机转速。


这是我手工绕的,不错吧:


当然,批量生产就不能手工绕了,上绕线机



好吧,我知道你们想看绕线MM:


因为这个电机是3相9槽,所以绕完槽后跨过两个槽,继续绕,直到全部绕好。绕好以后,把3个线头接在一起,留出另外3个线头,就是电机的ABC三相。


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发表于 2015-4-7 19:15:29 | 显示全部楼层
专业啊,真的从头来造啊,帅
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:19:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 feigoo 于 2015-4-7 19:47 编辑

定子搞好以后,我们来搞驱动。驱动有内置和外置的。这个电机功率不大,内置是标配。根据应用场合,这个电机没有应用频繁启停的场合,所以可以考虑用无感。
我选了一个无感的专用驱动芯片,TB6575。 别问我怎么不用单片机。项目工期太紧了,单片机的方案还在弄。
MOSFET 在背面。没拍出来。
拼版拼的太不专业了,MARK点也没弄,左右两边应该再加一条工艺边。  
板子是嘉立创做的,非常不错。

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发表于 2015-4-7 19:32:13 | 显示全部楼层
非常不错。学习了
发表于 2015-4-7 19:35:39 | 显示全部楼层
赶上直播了!!  专业!!!
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:36:02 | 显示全部楼层
把驱动板安装到塑料骨架上,把线圈的3相引线焊到PCB上,


做一个工装会方便很多。我搞了一个转子工作,定子焊好线路板后,直接放上去,通电就能看到转子转动。可以用来检查线路板好坏。
做开发的时候,边转边测波形。很不错吧。




测试OK后,把转子放进定子,一起装进外壳。 在线路板周围和大的元件上,打点704硅胶,防止振动。


等硅胶固化后,装上后端盖,封口。


BINGO ,一只无刷电机做成了。


等等,这只电机用哪里去呢,做航模,转速不够高,自身又太重。用其它地方又不够力。嗯,给它加个齿轮箱,把速度降下来,力就大了嘛。




接下来又是出图出图,开模开模.....

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发表于 2015-4-7 19:41:10 | 显示全部楼层
头一次见识,电机设计过程,赞一个  
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:46:40 | 显示全部楼层
好吧,上面齿轮箱的模具还没开回来,不能直播齿轮箱装配了,
不过也能配其它齿轮箱,(别问我为什么只有两根线,客户要求的,不要调速,不要正反转,拿来单直流有刷电机用了)


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发表于 2015-4-7 19:46:56 来自手机 | 显示全部楼层
学习了。      
发表于 2015-4-7 19:47:45 | 显示全部楼层
学习学习 厉害!
发表于 2015-4-7 19:52:13 | 显示全部楼层
定子和转子是怎么做出来的的,用什么材料?
看上去是线切割一层层叠出来的。
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:52:25 | 显示全部楼层

看你要做到什么地步了, 如果只是想玩玩,理解一下原理,单纯只是想弄一个能转起来的东西, 也不难的。
线切割去割个定子,手工绕上线,转子找个现成的磁环。搞个架子架起来,基本就能转了。

但如果要做产品,模具投20万,设备投30万,也可以开工了。

 楼主| 发表于 2015-4-7 19:53:29 | 显示全部楼层
hy317 发表于 2015-4-7 18:57
厂家生产过程是不是就这样啊,个人肯定这样搞不起来

厂家就是这么搞的,哈哈
 楼主| 发表于 2015-4-7 19:54:27 | 显示全部楼层
xuezubo 发表于 2015-4-7 19:03
楼主是哪边的?

浙江(字数补丁)
 楼主| 发表于 2015-4-7 20:00:48 | 显示全部楼层
john78 发表于 2015-4-7 19:52
定子和转子是怎么做出来的的,用什么材料?
看上去是线切割一层层叠出来的。 ...

矽钢片, 是一层一层叠出来的。另外小声告诉你,越薄越好,哈哈。
矽钢片越薄,铁损越小。电机的效率越高。但越薄越不好加工,费用也越高。
发表于 2015-4-7 20:02:34 | 显示全部楼层
顶!开眼见了!
发表于 2015-4-7 20:04:31 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 20:00
矽钢片, 是一层一层叠出来的。另外小声告诉你,越薄越好,哈哈。
矽钢片越薄,铁损越小。电机的效率越高 ...

再请教:
1、矽钢片间也是用胶水,一层层,胶起来的吗?

2、LZ应该也是这个行业的,怎么没有看到大功率的无刷电机,是磁环不好做?
发表于 2015-4-7 20:10:49 | 显示全部楼层
宁波 丰特 电机??
 楼主| 发表于 2015-4-7 20:18:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 feigoo 于 2015-4-7 20:22 编辑
john78 发表于 2015-4-7 20:04
再请教:
1、矽钢片间也是用胶水,一层层,胶起来的吗?


产品方向不同,我们主要做的是微型减速电机。大点功率的无刷电机也在我们的开发计划中,大概200W以下。 再大功率的我们就不做了。
矽钢片是一层一层扣起来的。

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发表于 2015-4-7 20:22:54 | 显示全部楼层
那个绕线的机子不错啊
发表于 2015-4-7 20:29:39 | 显示全部楼层
这电机还带内藏驱动板啊。。。
发表于 2015-4-7 20:31:29 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 19:53
厂家就是这么搞的,哈哈

多谢知识普及,好像网上卖带霍尔的无刷电机不多嘛,是不是基本上都是定制的啊
 楼主| 发表于 2015-4-7 20:48:23 | 显示全部楼层
lintel 发表于 2015-4-7 20:10
宁波 丰特 电机??

好吧,被你猜中了,欢迎来访
发表于 2015-4-7 20:52:07 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 20:48
好吧,被你猜中了,欢迎来访

  
发表于 2015-4-7 20:58:14 | 显示全部楼层
涨知识了
发表于 2015-4-7 21:05:43 | 显示全部楼层
不错,长知识了啊!谢谢分享 !
发表于 2015-4-7 21:07:10 来自手机 | 显示全部楼层
跟着楼主学习
发表于 2015-4-7 21:13:47 来自手机 | 显示全部楼层
问一下,tb6575大概多少钱?
发表于 2015-4-7 21:14:30 | 显示全部楼层
学习了,希望楼主能专门讲讲电机设计的过程,如仿真软件的使用等
 楼主| 发表于 2015-4-7 21:15:26 | 显示全部楼层
szxszx 发表于 2015-4-7 21:13
问一下,tb6575大概多少钱?

别用这颗芯片了,又贵又难买。  换别的吧。
发表于 2015-4-7 21:22:26 | 显示全部楼层
楼上的MM是江西的?
发表于 2015-4-7 21:24:06 | 显示全部楼层
涨姿势了!
发表于 2015-4-7 21:26:08 | 显示全部楼层
有一个问题,就是你上面说打动衡,那你的磁铁及铁芯都定了,在测出动平衡有问题,是用什么方法去调整的?
另还多问一个问题,不知你对空心杯的马达了不了解,我只是觉得那么小的一个马达,一个线圈,是如何做,才能达到这么低的成本,还的批量生产.一直想不通.就算让我手工去做,也没有办法做到,太精细了.
发表于 2015-4-7 21:26:43 | 显示全部楼层
开眼界了,图文并茂啊!
发表于 2015-4-7 21:35:42 | 显示全部楼层
mark  制作一个无刷电机
发表于 2015-4-7 21:39:28 | 显示全部楼层
楼主,我还是想看你手工绕线的过程………………话说,那些大功率的,单相  三相电机的定子绕组在工厂  是人工还是机器绕的呢?
发表于 2015-4-7 21:40:54 | 显示全部楼层
谢谢LZ分享!!!以前只玩过驱动
发表于 2015-4-7 21:41:49 | 显示全部楼层
这回涨姿势了
 楼主| 发表于 2015-4-7 21:53:36 | 显示全部楼层
liang_work 发表于 2015-4-7 21:26
有一个问题,就是你上面说打动衡,那你的磁铁及铁芯都定了,在测出动平衡有问题,是用什么方法去调整的?
另还多 ...

打动平衡有两种,一种是增重法,一种是去重法。
我们用的是增重法,用平衡胶泥去配重,达到平衡。 在哪个位置,加多少量,就靠动平衡仪来指示。
看下图,
蓝色的是平衡胶泥。

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 楼主| 发表于 2015-4-7 21:57:41 | 显示全部楼层
关于你另外一个问题。 我去参观过做直流有刷电机的厂家(我们不做直流有刷电机)。一个再普通不过的直流有刷电机,有好几十道工序,而且零部件都非常小的,全部靠人工做。做出一个电机才买4-5块钱。我也不知道他们是怎么做到的。哈哈。
发表于 2015-4-7 22:04:35 | 显示全部楼层
厉害,见识见识下。
 楼主| 发表于 2015-4-7 22:07:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 feigoo 于 2015-4-7 22:14 编辑
LSZD 发表于 2015-4-7 21:39
楼主,我还是想看你手工绕线的过程………………话说,那些大功率的,单相  三相电机的定子绕组在工厂  是人 ...


线太粗了,机器是绕不动的。
大功率的线圈,有的是人工一圈一圈绕(没多少圈),另外有一种是先在一个模型上绕好一组线,然后嵌到定子槽里去。我们叫“看线” 。
再大功率的,就得上铜条了。一般是预成型线圈,

YOUKU 搜索“自动落线机” ,看一下视频,很容易就明白了。
发表于 2015-4-7 22:10:12 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 21:53
打动平衡有两种,一种是增重法,一种是去重法。
我们用的是增重法,用平衡胶泥去配重,达到平衡。 在哪个 ...

你说的去重,增重的方法,来配动平衡,我也明白,但实际的应用,你不可能就用那个胶泥贴在那里,来做出成品吧,对于以前在学校时的实习见过,飞轮等的配得,一般是在飞轮上去材料来实现,
还有,是不是在批量生产中,是不是每一个转子都要做动平衡.
发表于 2015-4-7 22:11:28 | 显示全部楼层
楼主职业的啊
 楼主| 发表于 2015-4-7 22:19:03 | 显示全部楼层
liang_work 发表于 2015-4-7 22:10
你说的去重,增重的方法,来配动平衡,我也明白,但实际的应用,你不可能就用那个胶泥贴在那里,来做出成品吧, ...

为什么不能呢,你随便拆开一个成品电机(没做过动平衡的不算)。里面都是有平衡胶泥的。

平衡胶泥不是橡皮泥。 它就像AB胶一样,两种配合起来使用,刚开始是软的像橡皮泥一样,等它固化以后,非常硬,而且怎么扣都扣不下来。
发表于 2015-4-7 22:21:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 liang_work 于 2015-4-7 22:23 编辑
feigoo 发表于 2015-4-7 22:19
为什么不能呢,你随便拆开一个成品电机(没做过动平衡的不算)。里面都是有平衡胶泥的。

平衡胶泥不是橡 ...


明白了,多谢楼主.

如果能有人也象楼主一样,介绍一下,空心杯马达的,那就更好了,因为实在好奇,这么小的东东,是如何批量化做的,还得保证得这么好的一致性,及相当低的成本.
发表于 2015-4-7 22:22:40 | 显示全部楼层
确实开了眼界了!
发表于 2015-4-7 22:29:04 | 显示全部楼层
PCB 的焊点非常漂亮,是手工焊的还是用的钢网+回流?
发表于 2015-4-7 22:32:06 | 显示全部楼层
好贴 周末再看 如何制作一个无刷电机
发表于 2015-4-7 22:35:39 | 显示全部楼层
长见识了
 楼主| 发表于 2015-4-7 22:49:37 | 显示全部楼层
atommann 发表于 2015-4-7 22:29
PCB 的焊点非常漂亮,是手工焊的还是用的钢网+回流?

给你看我手工焊的,也还不错吧

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发表于 2015-4-7 22:54:22 | 显示全部楼层
这个加减速箱感觉使用在教育机器人上的。
发表于 2015-4-7 23:06:24 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 22:49
给你看我手工焊的,也还不错吧

虽然锡稍微有点多,但焊得十分不错了。
发表于 2015-4-7 23:17:45 | 显示全部楼层
很好的教程,话说转子的动平衡自动检测的原理是怎么实现的
发表于 2015-4-8 00:21:19 | 显示全部楼层
不错,一直好奇电机是怎么做的,长知识了。
发表于 2015-4-8 02:33:15 | 显示全部楼层
这个稀土磁环为什么是黑色的。
发表于 2015-4-8 03:00:04 | 显示全部楼层
不错不错,支持下楼主!
发表于 2015-4-8 04:16:56 来自手机 | 显示全部楼层
楼主,麻烦推荐驱动芯片。
发表于 2015-4-8 07:19:33 | 显示全部楼层
不错,学习了。
发表于 2015-4-8 07:24:11 | 显示全部楼层
学习了,谢谢
发表于 2015-4-8 08:23:50 | 显示全部楼层
好东西,学习了
发表于 2015-4-8 08:30:16 | 显示全部楼层
第一次见到无刷电机的制造过程,楼主威武,有航模电机吗?俺玩航模^_^
发表于 2015-4-8 08:35:09 | 显示全部楼层
更多的关注无刷电机的驱动,很少有关注无刷电机本身
发表于 2015-4-8 08:36:14 | 显示全部楼层
太精辟的讲解了,赞一个!
发表于 2015-4-8 08:48:58 | 显示全部楼层
精辟的讲解了,赞一个
发表于 2015-4-8 09:08:40 | 显示全部楼层
发表于 2015-4-8 09:12:04 | 显示全部楼层
非常好,详细!
发表于 2015-4-8 09:13:44 | 显示全部楼层
超级赞~~
发表于 2015-4-8 09:23:11 | 显示全部楼层
外转子无刷电机怎么制作呢
发表于 2015-4-8 09:26:35 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 22:49
给你看我手工焊的,也还不错吧

焊的好,照片也好
发表于 2015-4-8 09:39:09 | 显示全部楼层
顶!!!学习了!!!
发表于 2015-4-8 09:53:17 | 显示全部楼层
不懂规格参数,感觉结构还是不复杂啊,不知价格几许?
发表于 2015-4-8 09:57:40 | 显示全部楼层
涨姿势了。。。。
发表于 2015-4-8 10:07:12 | 显示全部楼层
顶楼主,这个制作过程一般人还真是见不到,长知识了!
发表于 2015-4-8 10:11:09 | 显示全部楼层
LZ威武,图文并茂啊。
发表于 2015-4-8 10:12:33 | 显示全部楼层
开眼界了
发表于 2015-4-8 10:14:24 | 显示全部楼层
不错,学习了
发表于 2015-4-8 10:15:25 | 显示全部楼层
开眼界,长姿势了,莫大是不是可以给裤子了
 楼主| 发表于 2015-4-8 10:27:21 来自手机 | 显示全部楼层
外转子电机原理类似的。只是把磁钢放在外面,定子线圈在里面,我们没有外转子电机,不然也拍一些高清大图放上来
发表于 2015-4-8 10:28:17 | 显示全部楼层
feigoo 发表于 2015-4-7 19:09
定子相对来说比较简便
先把塑料骨架套进定子冲片,然后绕线。 在其它结构已已确定的情况下,可以通过调整绕 ...

长知识了,很棒
 楼主| 发表于 2015-4-8 10:34:43 来自手机 | 显示全部楼层
手机回帖还是不够方便,
发表于 2015-4-8 10:38:55 | 显示全部楼层
挺有意思的,楼主你把你放图片的全部移到前几楼吧
发表于 2015-4-8 10:55:49 | 显示全部楼层
涨知识了,赞!
发表于 2015-4-8 10:58:06 | 显示全部楼层
涨知识了,太厉害了,不知道这个电机的应用范围是什么,不会都去做航模吧。
发表于 2015-4-8 11:10:04 | 显示全部楼层
学习了!!!
发表于 2015-4-8 11:39:53 | 显示全部楼层
这还初学者,我勒个去,高大上啊
发表于 2015-4-8 11:52:25 | 显示全部楼层
高大上!
发表于 2015-4-8 12:16:57 | 显示全部楼层
好帖留名啊,谢谢分享
发表于 2015-4-8 12:30:05 | 显示全部楼层
我想知道楼主你们专业是怎么标定无刷电机的参数的

特别是功率 好比你这电机 是多少W呢?
发表于 2015-4-8 12:49:49 | 显示全部楼层
功率 MN/9550吧
发表于 2015-4-8 12:51:43 | 显示全部楼层
那个绕线的MM,楼主你要强烈建议她带帽子,这么长的头发卷到机器里面,后悔来不及的,安全生产最要紧
发表于 2015-4-8 13:21:07 | 显示全部楼层
不错啊。
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