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带光学旋转编码器的微型电机快速原型制作

DOI：10.3390/mi8060174 期刊：Micromachines 出版年份：2017 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 本研究提出了一种微型电机快速原型制造方法，成功研制出带光学旋转编码器的1毫米和1.5毫米直径永磁同步电机（PMSM）。首先采用集成电铸工艺将定子外壳与柔性印刷电路（FPC）线圈结合，简化了微型电机部件的制造与装配流程，特别适用于原型制作或小批量生产。其次通过反射式码盘、光纤和光电探测器构建光学编码器来检测旋转角度，其中码盘经光刻与溅射工艺制成并与光纤匹配设计。两种直径的电机均实现了超过20,000转/分钟的转速，得益于50微米直径的光纤纤芯，编码器分别达到每转12和18个脉冲（PPR）的分辨率。
作者： Da-Chen Pang，Yi-Wei Lai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种集成定子外壳与柔性印刷电路（FPC）线圈的微电机快速原型制造方法，并开发具备精确定位功能的光学旋转编码器。

研究成果

该研究成功采用快速原型制造方法，开发出直径为1毫米和1.5毫米的永磁同步电机（配备光学编码器）。这些电机实现了超过20,000转/分钟的转速，其编码器分辨率分别达到12和18脉冲/转。该方法便于制造不同尺寸的电机，并使其能够应用于精密定位领域。

研究不足

1. 微型电机中磁通密度测量的困难。 2. 黄铜轴承导致的相对较大跳动。 3. 由于柔性印刷电路（FPC）限制，最大电流被限制为0.3安培。 4. 由于光纤芯直径为50微米，信号传输和传感器分辨率较差。

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