组装焊接:5电机焊接

Tutorial: 卓越工程师 Category: 嵌入式 Published: 2026-10-23 11:05:29 Views: 1 Likes: 0 Comments: 0

301.组装焊接:5电机焊接

一、完成两台电机的引线焊接

本节延续第 300 节的操作:视频开头先把第一台电机尚未固定的黑线穿过焊片并弯绕好,随后用相同方法处理第二台电机的红、黑引线,最后使用电烙铁和焊锡把两台电机的四个接线端子焊牢。第 302 节才会在电机线根处打热熔胶,防止导线受到拉扯时直接把焊点扯落。

本节没有程序源码。课程配套工程中虽然有小车控制程序,但视频没有讲解或展示代码,因此这里不抄录后续章节的代码。

1.1 视频中实际完成的操作

视频阶段画面中的操作本阶段的作用
开头约 0~15 秒将第一台电机的黑线穿过剩余焊片的小孔,并把裸铜线弯绕在焊片上接续第 300 节已经装好的红线,使第一台电机的两根引线都得到焊前机械定位
约 15~60 秒处理第二台电机的红、黑线,按课程约定分别穿入两个焊片并弯绕让第二台电机采用与第一台相同的颜色和端子对应关系
约 60 秒至视频结束使用电烙铁和焊锡依次焊接两台电机的端子使导线与焊片形成稳定的电气连接和机械连接

画面中电池盒没有安装电池,两台电机也没有接到驱动板。本节只完成引线准备与焊接,没有进行通电、转向或负载测试。

1.2 “用剥线钳剪开正负线”的准确理解

转录中的“拨线钳”是识别错误,正确名称是剥线钳。画面中能看到被去掉的红、黑绝缘皮小段,裸露出的多股铜丝随后被穿入电机焊片,因此这里的关键动作是:分别剥去红线和黑线端部的一小段绝缘层,而不是把整根正、负引线从中间剪断。

初学者可以把这一步分成四个检查点:

  1. **先断电。**取出电池,并让电机与驱动板完全分离后再剥线和焊接。
  2. **只剥端部。**裸铜长度只需满足“穿过焊片小孔并弯绕固定”,过长会增加两个端子之间被散丝短接的风险。
  3. **检查铜丝。**剥线后多股铜丝应基本完整;若剥线孔过小,把铜丝切断了数股,应剪去受损部分重新剥线。
  4. **捻齐散丝。**轻轻把铜丝捻成一束,避免单根铜丝翘到相邻焊片或金属电机外壳上。

NASA 的线束工艺标准要求,剥线后剩余绝缘层不应出现切口、压伤或烧焦,导体也不应出现刻伤、切断或截面积减小。该标准面向高可靠线束,本项目不需要照搬其全部检验流程,但这些外观检查同样适合用来判断剥线是否损伤了细铜丝。NASA-STD-8739.4A,第 10.1 节

1.3 “左正右负”是接线约定,不是电机的永久极性

老师说两台电机统一采用“左正右负”,画面中的颜色对应关系是红线接课程规定的左侧焊片、黑线接右侧焊片。这里的“左、右”必须以视频中面对电机两个焊片的观察方向为准;电机一旦翻面或旋转 180°,肉眼看到的左右就会交换。

更准确的理解是:

课程说法在本次装配中的含义不能误解为
左正指定焊片统一接红线,作为项目中的参考正向端该焊片在任何工作状态下都永远为正电位
右负另一焊片统一接黑线,作为项目中的参考负向端该焊片在任何工作状态下都永远为负电位

这种小型双线有刷直流电机的转向取决于流过内部绕组的电流方向。交换两个端子所接电压的极性,电机转向也会反过来;小车使用 H 桥驱动器时,正是由驱动器交换两个输出端的高低电位来控制正反转。Pololu:Motors and Gearboxes

从电路上看,电机必须通过两根线形成完整电流通路:

驱动器输出端 A ── 红线 ── 电机焊片 ── 内部绕组 ── 电机焊片 ── 黑线 ── 驱动器输出端 B

输出端 A、B 的电位互换 → 绕组电流方向反转 → 电机转向反转

所以统一红、黑线的目的,是让两台电机的接线有一致、可追踪的参照,便于后续接驱动器和排错;它并不能单独保证装到小车左右两侧后车轮一定同时向前。最终仍要在车轮架空、供电规格正确的条件下测试转向。

1.4 为什么先穿孔弯绕,再使用焊锡

电机焊片上有小孔。把裸铜线穿过小孔并贴着焊片弯绕,属于焊前机械定位:在焊锡熔化和冷却期间,导线不容易移位。它仍不能替代焊接,因为未焊的铜丝与焊片只是接触,振动后可能松动、氧化或产生较大的接触电阻。

焊锡也不是把导线“粘”在端子表面的普通胶水。正确形成焊点时,热量先传给焊片和铜丝,熔化的焊锡在助焊剂帮助下润湿两种金属,并在冷却后把它们连接起来。HAKKO FX-600 电烙铁说明书给出的基本顺序也是:先用烙铁头加热待焊部位,再让焊锡接触该部位熔化;焊锡铺展后移开烙铁,并让焊点凝固。HAKKO FX-600 使用说明

结合本节的电机焊片,操作顺序可以理解为:

  1. 将两台电机放稳,确认四根线都已按统一规则穿孔、弯绕,且没有散丝碰到相邻端子或电机外壳。
  2. 把已经达到正常工作状态的烙铁头同时接触焊片和裸铜线,使二者一起升温。
  3. 将焊锡送到焊片与铜线的结合处,让连接处的热量熔化焊锡;不要只在烙铁头上堆一个锡球再抹到冷的端子上。
  4. 焊锡已经润湿并覆盖连接处后,停止送锡并移开烙铁。
  5. 在焊锡完全凝固前保持电机和导线不动,否则正在凝固的焊点可能受到扰动,形成不可靠连接。
  6. 一个端子完成后再焊下一个,避免手指、导线或烙铁头误碰刚焊完但仍很烫的焊点。

视频没有说明焊锡的具体合金、烙铁温度或每个端子的加热时间,因此不能凭空给出一个固定温度或秒数。若焊锡迟迟不能在连接处铺展,应停止持续加热,检查烙铁头是否氧化、端子是否有污物、温度是否与所用焊锡匹配,以及焊锡是否带有合适的助焊剂;长时间烘烤端子可能使热量传入电机内部和附近塑料件。

1.5 焊接后的检查

焊完后不要立刻装电池,应等焊点冷却,再逐项检查:

  • **对应关系:**两台电机都遵循同一观察方向下的红、黑线约定,没有其中一台接反。
  • **润湿情况:**焊锡应覆盖铜丝与焊片的接触区域,而不是形成一个仅附着在表面的孤立锡球。
  • **焊锡用量:**焊点能固定并导通即可;焊锡过多会遮住铜线是否真正连接,也更容易跨到相邻端子或电机金属外壳。
  • **短路风险:**两个焊片之间没有连锡,周围没有散落铜丝、锡渣或被烙铁烫破的线皮。
  • **机械状态:**轻轻牵动导线绝缘部分,导线不应在焊片上松动。这里是温和复检,不是用力拉扯焊点。
  • **电气状态:**在仍未接电池的情况下,可用万用表检查两根引线之间是否形成稳定通路;测得电机绕组导通不等于允许把电机直接接到任意电源,实际供电仍必须符合电机和驱动器规格。

焊锡会沿多股铜丝向绝缘层方向渗入一小段,使原本柔软的导线局部变硬。反复弯折若集中在“硬段与软段的交界处”,铜丝容易疲劳断裂。NASA 的线束标准也特别提醒,焊锡浸润后的导体会变硬,应在仍然柔软的导线部分弯线并做好应力释放。NASA-STD-8739.4A,第 13.3.1 节 这正是下一节要用热熔胶固定线根、减少焊点受拉的原因;热熔胶只能承担辅助机械固定,不能补救虚焊或短路,所以应先检查焊点,再打胶。

1.6 电烙铁安全

  • 烙铁头和靠近烙铁头的金属部分温度很高,只能握绝缘手柄;不用时必须放回稳定的烙铁架,不能直接放在桌面、电机线或塑料件上。
  • 焊接区域应保持通风,不要把面部停在烟雾正上方。HAKKO 的说明书明确要求工作区保持良好通风,并提醒烙铁头不得靠近易燃物。
  • 一只手扶电机时,手指应远离焊片和烙铁头的移动路径。更稳妥的做法是使用耐热夹具固定电机,减少一边扶持、一边焊接造成的烫伤和滑脱风险。
  • 操作结束后关闭电源并拔下插头,让烙铁在烙铁架上完全冷却后再收纳;不要用手触碰来判断是否已经冷却。
  • 若需要返工,仍应先取出电池。不要在小车带电时用烙铁接触电机端子,以免误短接电源或损坏驱动电路。

核对依据

  • 本地 videos/301.组装焊接:5电机焊接.mp4:逐段核对第一台电机黑线的焊前固定、第二台电机红黑引线的处理、两台电机的端子焊接,以及本节没有通电测试;并对照 transcripts/301.组装焊接:5电机焊接.srt 和原始笔记。
  • 第 300 节视频与精校笔记:确认第一台电机的红线已在上一节穿入焊片,本节从剩余黑线继续操作;第 302 节转录用于确认后续热熔胶的作用是固定电机线、防止拉脱。
  • HAKKO FX-600 使用说明:核对“加热连接部位—送入焊锡—焊锡铺展—移开烙铁—等待凝固”的基本顺序,以及高温、通风、烙铁架和断电安全要求。
  • NASA-STD-8739.4A:核对剥线后的导体与绝缘层检查原则,以及焊锡浸润使导线局部变硬、需要应力释放的原因。
  • Pololu 3pi Robot User's Guide:Motors and Gearboxes:核对双线有刷直流电机在外加电压极性反转时改变转向,以及 H 桥通过改变电流方向实现正反转。