PCB电动机是如何制成的？

电动机印制电路板的每一层都有一组线圈，它们堆叠在一起并互相连接以形成连续的迹线。

左图：完成的四层印制电路板。

中图：对这些线圈施加脉冲，驱动3D打印出来的带有嵌入式永磁体的转子。

右图：虽然没有传统的无刷电动机那么强大，但PCB更便宜、更轻。

在我以前制造的一个无刷电动机驱动器中，我测量了作为反馈来控制速度的反电动势。反电动势产生的原因是旋转的电动机就像一个小发电机，在定子线圈中产生与用于驱动电动机的电压相反的电压。对反电动势进行感应，可以提供有关转子旋转方式的反馈信息，并让控制电路使线圈同步。但在我的PCB电动机中，反电动势太弱而无法使用。为此，我安装了霍尔效应传感器，它可以直接测量磁场的变化以测量转子及其永磁体在传感器上方旋转的速度。随后这些信息被输入到电动机控制电路中。

为了制造转子本身，我转向了3D打印。起初，我制作了一个转子，我安装在一个单独的金属轴上，但后来我开始将卡扣轴作为转子的一个组成部分进行打印。这将物理组件简化为了只有转子、四个永磁体、一个轴承以及提供线圈和结构支撑的PCB。我很快就得到了我的第一台电动机。测试表明它能产生0.9克厘米的静态扭矩。这不足以满足我最初的制造一个集成进无人机的电动机的目标，但我意识到这个电动机仍然可以用来推动小型廉价的机器人轮子上用轮子沿着地面前进，所以我坚持进行研究（电动机通常是机器人身上最昂贵的部件之一）。

这一印制电动机可以在3.5到7伏的电压下工作，尽管它在较高的电压下会明显升温。在5 V时，其工作温度为70°C，这仍然是可控的。它吸收大约250毫安电流。目前，我一直在努力增加电动机的扭矩（你可以关注我在Hackaday上持续发布的研究进展信息https://hackaday.io/project/39494-pcb-motor）。

通过在定子线圈的背面添加铁氧体片来包含线圈的磁场线，我几乎可以使扭矩倍增。我还在研究设计具有不同绕组配置和更多定子线圈的其他原型。此外，我一直在努力使用相同的技术来构建一个PCB电动推杆，它可以驱动一个3d打印出来的滑块在一排12个线圈上滑动。而且，我正在测试一个柔性PCB原型，它使用相同的印制线圈来执行电磁驱动。我的目标是——即使我还不能制造出能飞上天空的小无人机——开始制造具有比现有机器人更小更简单的机械构造的机器人。本文将刊登在2018年9月期的印刷版IEEE SPECTRUM上，题为“The Printable Motor”。