不知道什么時(shí)候，時(shí)尚界的創(chuàng)意開始枯竭了，潮流小達(dá)人的腦洞也開得不夠大了，于是他們只能去翻故紙堆，把老前輩的作品再改進(jìn)一下，名曰“復(fù)古”。

本文作者為Michael Curry，他今天也要走一次復(fù)古風(fēng)，用最前沿的3D打印技術(shù)做一個(gè)可愛的小馬達(dá)。硬創(chuàng)邦做了不改變?cè)獾木庉嫞黄饋砜纯窗伞?/p>

愉快的科普環(huán)節(jié)：馬達(dá)始于19世紀(jì)50年代末期，最初的低速大扭矩液壓馬達(dá)是由油泵的一個(gè)定轉(zhuǎn)子部件發(fā)展而來的，由一個(gè)內(nèi)齒圈和一個(gè)與之相配的齒輪或轉(zhuǎn)子組成。

 

從1790年到1880年，美國專利申請(qǐng)流程需要提交所申請(qǐng)專利的對(duì)應(yīng)模型，這些不過十幾立方厘米大小的小機(jī)器完全出自巧匠之手，而這些精致的專利模型促進(jìn)了工業(yè)革命如雨后春筍般的技術(shù)進(jìn)步。

Rothschild Petersen專利模型博物館的所有者Alan Rothschild收藏了成千上萬的迷人模型，在2011-2013年，一些模型在Smithsonian美國藝術(shù)館首次展出。值得一提的是，奧巴馬總統(tǒng)的辦公室就陳列著Smithsonian收藏系列的專利模型。

在2013年的紐約Make Faire上，我首次見到了Rothschild和他收藏的專利模型。此后，我們非常高興地接受了來自創(chuàng)客媒體的Brian Jepson的挑戰(zhàn)——利用3D打印制作Rothschild收藏系列里最酷炫的模型（還是能正常工作的那種）。

1872年，威廉斯堡的Charles Gaume在紐約獲得了這個(gè)電機(jī)（美國專利#122944）的專利權(quán)。該模型用旋轉(zhuǎn)銅質(zhì)轉(zhuǎn)子構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，給電磁線圈施以脈沖，從而讓銜鐵線圈旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。而接下來，后續(xù)的系統(tǒng)快速地啟動(dòng)關(guān)閉磁體，讓轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。如今，這個(gè)極具獨(dú)創(chuàng)性的機(jī)械裝置演進(jìn)而來的無刷電機(jī)，已經(jīng)成為了PC風(fēng)扇和四旋翼遙控機(jī)械等產(chǎn)品的動(dòng)力始祖。

1.制作電磁體

三個(gè)電磁體是電機(jī)模型的核心。每制作一個(gè)電磁體需要：

一個(gè)U型螺栓：#112，?大小的管子

22碼電線

一些3D打印的部件（文件在此，可直接下載）

大多數(shù)的家居建材中心和硬件店就有這些東西，并且它們通常是以1個(gè)U型螺栓、2個(gè)螺母、一些金屬肘板為一套的套件形式搭配銷售的。所以為了湊齊所有的配件，建議呦呦切克鬧，配件一共來四套。

使用前，先截短U型螺栓。打印配件里就有簡(jiǎn)易的切削夾具來簡(jiǎn)化這項(xiàng)任務(wù)。

把切削夾具嵌入U(xiǎn)型螺栓，讓之牢牢固定其中。

將螺栓和夾具固定于臺(tái)鉗中，然后用鋼鋸把多余的部分切掉，保證螺栓和夾具末端齊平。同理，再切出2個(gè)以上的U型螺栓。（第四個(gè)螺栓暫時(shí)不需要用，不過稍安勿躁，下一步還會(huì)有派上用場(chǎng)的時(shí)候。）

 

用銼刀或砂輪機(jī)修理下螺栓的末端。這樣方便我們之后擰螺母。

 

將修理后的螺栓固定在支架兩部分的中間，然后將支架兩部分緊緊地固定在一起。

纏繞U型電磁體時(shí)，纏線的方向很重要。從電磁體的一邊（也就是U型螺栓的一條腿）開始，將線放到螺栓的后面，然后順時(shí)針纏繞。要把線纏得緊繃又整齊，此處需要花費(fèi)很多線（和精力）。

將線一直纏到螺母位置，然后纏第二層，這次從上往下纏至底。要記住哦，始終都是順時(shí)針方向。

就這樣一直纏，直到纏出4層線的厚度。

 

第四層完成后，將線繞到電磁體的另一邊。這邊要按逆時(shí)針方向纏線。注意將線從一邊繞至另一邊的方式。（見上面第三幅圖）

電磁體這邊也要纏出4層線的厚度，跟之前除纏線方向相反外，其它操作都一樣。

兩邊的線圈都纏好后，用D電池或其它1.5伏的電池通電檢測(cè)一番。如果電磁體能吸起含鐵的小金屬，纏線一步就算成功了。（見下面中間那幅圖）

照以上步驟再制作2個(gè)電磁體。（見下面第三幅圖）

 

用電工膠帶或者熱收縮管子將線圈固定，防止它們松開。

 

2.制作轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子使用U型螺栓的4個(gè)金屬肘板作為電磁體作用的含鐵物體。我用噴砂器給肘板噴砂，刻意做舊，去除表層的光澤，讓它們看起來復(fù)古一點(diǎn)。

將每個(gè)肘板都按壓進(jìn)轉(zhuǎn)子葉輪的狹槽。為了能使肘板緊密貼合，你可能需要使用刀來調(diào)整狹槽。如果它們自己無法貼合，那就用點(diǎn)膠水。

將軸擠進(jìn)轉(zhuǎn)子，直到無法再擠，轉(zhuǎn)子便卡在軸的中心了。

 

3.組裝邊框

轉(zhuǎn)子要在兩個(gè)608滑板軸承上旋轉(zhuǎn)。亞馬遜或任何滑板軸承店上都有滑板軸承。我用噴砂器給邊框部件噴砂，同樣進(jìn)行做舊處理，去除表層的光澤，讓它們看起來比較像鑄鐵。

每個(gè)邊框壓進(jìn)一個(gè)滑板軸承。

把一個(gè)邊框翻過來，讓軸承朝下，將第一個(gè)電磁體擠壓進(jìn)邊框上的對(duì)應(yīng)位置。因?yàn)檫吙蛏系目妆容^緊，所以可能需要反復(fù)幾次，讓電磁體能夠插進(jìn)去。

將這個(gè)轉(zhuǎn)子擠壓進(jìn)步驟2里的軸。

將另外一個(gè)邊框也擠壓進(jìn)步驟2里的軸，并且讓上面的三個(gè)孔分別對(duì)進(jìn)三個(gè)電磁體的對(duì)應(yīng)位置。同樣因?yàn)榭缀芫o，所以也可能需要反復(fù)操作來使孔和邊框?qū)映晒Α?/p>

在軸的末端安裝定時(shí)輪和滑輪（誰先誰后都行，它們就是個(gè)裝飾而已）

4.給電磁體裝導(dǎo)線

將三段導(dǎo)線連接在一起，連在一起的這頭構(gòu)成一個(gè)正極，導(dǎo)線分開的三頭則都為負(fù)極。導(dǎo)線的正極將連到控制器的正極。負(fù)極將三個(gè)電磁體連接到開關(guān)MOSFETs（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）。在此，我給三個(gè)末端加上部分彩色線，這樣方便表示它們分別控制哪個(gè)電磁體。（見下圖左）

將這四頭做成一個(gè)做舊版電纜，最好的方法是將它們穿過一根鞋帶。寬鞋帶最佳。剪掉鞋帶末端，就能得到一根布管。（見下圖中間）

將線穿過鞋帶制成的布管，用熱收縮管子或電工膠帶來保護(hù)布管末端。（見下圖右）

 

5.連接Arduino控制器

原版的1872專利模型使用機(jī)械系統(tǒng)給線圈施加脈沖，從而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子。我們要用Arduino和三個(gè)N溝道的MOSFETs來代替這一部分。這樣做起來更簡(jiǎn)單，也更易調(diào)整。

1號(hào)電池能提供電磁體需要的1.5伏電壓和所需的電流。Arduino按序排好控制線圈開和關(guān)的MOSFETs。照下面的圖搭建線路。然后下載Arduino代碼（地址可以加硬創(chuàng)邦微信公眾號(hào)leiphone_bang，回復(fù)“電機(jī)代碼”即可）。將Arduino連接到電腦，打開Arduino代碼并上傳。

 

6.啟動(dòng)電機(jī)

要讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，需要給它點(diǎn)幫助。定序器是個(gè)比較簡(jiǎn)單的裝置，也不能使靜止的轉(zhuǎn)子動(dòng)起來。所以我們需要給它一個(gè)動(dòng)力，用手指輕彈轉(zhuǎn)子讓它轉(zhuǎn)起來。這個(gè)需要花點(diǎn)時(shí)間練習(xí)，得以非常接近于定序器設(shè)置的目標(biāo)轉(zhuǎn)速的速度來輕彈轉(zhuǎn)子。

現(xiàn)在你就擁有了一個(gè)復(fù)古的模型電機(jī)復(fù)制作品了，它還能轉(zhuǎn)起來哦。

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