自制 3D 打印步进电机：八相永磁式精密驱动器

元件与供应

Arduino UNO	×	1
1/4" 钕铁硼磁铁	×	6
8d 2-3/8" 铁钉（做电磁铁铁芯）	×	8
晶体管（PNP 或 MOSFET，需承受电流）	×	4
608ZZ 滚珠轴承	×	1

项目简介

受 3D 打印直流电机启发，进阶设计了这款永磁式步进电机：八个电磁铁（定子）、六个钕磁铁（转子）、3D 打印十二边形转子与八边形定子外壳。全步 15°、半步 7.5°。教学演示用，兼容 5-12V 供电（USB 即可驱动）。

制作步骤

3D 打印：转子（十二边形）、定子（八边形），预留轴承座与线槽。
转子组装：用指南针辨别磁铁极性，六个磁铁 N 极朝外 粘贴于转子凹槽。
轴承装配：608ZZ 轴承压入定子，转子压入轴承，配合精度良好。
绕制电磁铁：每根铁钉绕 25 英尺漆包线（电钻辅助），用电池+指南针确定极性，标记负极引线。用绝缘胶带包裹线圈防松动绝缘。
安装电磁铁：插入定子槽，距转子磁铁约 6mm（过近易磁化铁钉降低效率）。焊接电路：线圈两两串联，四相全桥驱动，所有电磁铁 S 极朝内。
焊接控制电路：四路晶体管驱动，基极接 1kΩ 下拉电阻防浮动，确保晶体管耐流（5V/1A，12V/3A）。
烧录代码测试：拨码开关控制正反转，电位器调速。

关键提示

欧姆定律选线圈匝数：V = I×R，匝数少阻抗低易过流烧毁驱动/电源。
铁钉易剩磁，长期运行效率下降；焊条/钨钢棒是更好替代。

代码

/* 3D Printed Stepper Motor by Anthony Garofalo (Proto G) */
int Delay, reverseSwitch;
void setup() {
  pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT);
  pinMode(13, OUTPUT); // LED指示
  pinMode(6, INPUT);   // 拨码开关 D6 控制正反
}
void loop() {
  reverseSwitch = digitalRead(6);
  if (reverseSwitch == HIGH) { // 逆时针
    // 依次激励 4 相，每相延时由 A0 电位器映射 60-2000ms
    // 相序：12→11→10→9 (含相位重叠)
  } else { // 顺时针
    // 相序：9→10→11→12
  }
}

3D 模型文件

见项目 Custom parts 栏（STL 文件）。

原理图

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