Reverse engineering of electric motors for UAVs

Фаза 1

Формирование материально-технической и информационной базы исследования

Для запуска реверс-инжиниринга требуется предоставление трех идентичных экземпляров целевого электродвигателя, а также воздушного винта с известными аэродинамическими характеристиками (маркировкой), для которого двигатель предназначен.

Важным является наличие исходных эксплуатационных данных:

паспортных значений мощности (номинальной и пиковой);
крутящего момента;
рабочего напряжения;
тока;
максимальных оборотов (RPM) ;
системы управления (ESC).

Наличие даже фрагментарной технической документации (datasheet, user manual/мануал, сервисное руководство) или ссылок на ресурсы производителя многократно повышает эффективность начального этапа, позволяя провести верификацию впоследствии полученных экспериментальных данных. Винт служит не только как конечный объект применения, но и как калибровочная нагрузка при первичных испытаниях.

Фаза 2

Эмпирическое исследование характеристик на фирменном испытательном стенде

Предварительно проводится всесторонний анализ характеристик двигателя в сборе с винтом (ВМГ – винтомоторная группа). Стендовые испытания позволяют зафиксировать фактические, а не паспортные, электрофизические и динамические параметры.

Измерения включают:

Электромеханические характеристики: построение зависимостей крутящего момента и механической мощности от силы тока (M(I), P(I)), определение скорости холостого хода, и т.д.
Тепловизионный мониторинг: выявление температурных точек и градиентов на корпусе двигателя под нагрузкой, что косвенно указывает на потери в меди (обмотка статора) и в стали (магнитопровод).
Вибрационно-акустический анализ: спектральный анализ вибраций позволяет выявить частоты механического резонанса, дисбаланса ротора, а также гармонические искажения, связанные с электромагнитными силами (силами Максвелла).

Полученные данные формируют эталонный «цифровой двойник» производительности, который будет использован для валидации воссозданных образцов.

Фаза 3

Разбор образцов и физико-технический анализ

Предоставленные три экземпляра двигателя распределяются по следующему протоколу:

Образец № 1: подвергается полной разборке для проведения физического и конструктивного анализа. Это ключевой этап реверс-инжиниринга.
Образец № 2: сохраняется в нетронутом состоянии в качестве контрольного эталона для проведения сравнительных испытаний после изготовления тестовых копий.
Образец № 3: помещается в архив как страховой (запасной) для непредвиденных случаев.

Процедура разборки первого экземпляра сопровождается скрупулезной фото- и видеофиксацией.
Последовательно анализируются:

Механика: тип и качество подшипников (шариковые, керамические), материал и конструкция вала, система
фиксации ротора, класс точности посадок.
Магнитная система ротора: тип постоянных магнитов (NdFeB, SmCo), их геометрия, количество полюсов, способ крепления на
валу (клей, бандаж), остаточная магнитная индукция (измеряется тесламетром).
Статор: конфигурация магнитопровода (число пазов, форма зубцов), материал электротехнической стали
(определяется по толщине и изоляции листа), геометрия.
Обмотка: наиболее ответственный элемент анализа. Определяется схема намотки (сосредоточенная,
распределенная, зубцовая), число витков в пазу, количество параллельных жил, диаметр и тип
изоляции провода (например, эмаль-полиимид). Применяется метод постепенной размотки с точным
подсчетом витков и замером длины провода.

Фаза 4

Создание комплекта конструкторско-технологической документации

Результатом аналитической фазы становится пакет файлов, достаточный для запуска производства:

3D-модели в CAD системе: создаётся параметрическая сборка, включающая детализированные модели всех компонентов: корпус, вал, ротор с магнитами, статорный пакет, крышки, подшипниковые узлы. В необходимых случаях модели сопровождаются производственными чертежами с указанием допусков, шероховатостей и технических требований.
Электромагнитная схема и спецификация обмотки: предоставляются схемы соединения фаз (звезда/треугольник), диаграммы намотки для каждого паза, полная спецификация на провод (марка, диаметр по меди и с изоляцией).
Спецификация материалов: перечень всех используемых материалов с альтернативными отечественными аналогами (электротехническая старина, магниты, изоляционные материалы, крепёж).

Фаза 5

Производство и валидация опытных образцов

На основе разработанной документации изготавливаются тестовые экземпляры электродвигателя. На данном этапе возможна итеративная оптимизация: например, замена труднодоступного импортного провода на отечественный аналог с пересчётом сечения или небольшой корректировкой числа витков для сохранения магнитодвижущей силы (МДС).

Описанная методика является не просто копированием, а глубоким инженерно-физическим анализом, позволяющим не только воспроизвести, но и в дальнейшем модифицировать и оптимизировать конструкцию под специфические задачи. Указанный в техническом задании опыт – успешный реверс-инжиниринг пяти различных моделей двигателей, три из которых уже адаптированы и запущены в серийное производство на российских предприятиях – служит практическим подтверждением эффективности и отказоустойчивости данного многоэтапного подхода. Это обеспечивает не только восстановление функциональности, но и создание устойчивой основы для дальнейшей самостоятельной эволюции изделия в рамках национальной технологической базы.

Итого, для реверса электродвигателя:

От вас 3 двигателя и воздушный винт, с которым он будет использоваться, если у вас есть техническая документация, то она тоже нужна, ссылка на сайт подойдёт.
Мы на собственном стенде снимаем параметры ВМГ (электродвигатель + винт)
Первый экземпляр электродвигателя разбираем, второй остается для испытаний, третий запасной.
Готовим комплект документации:
- Модели в 3D формате – Solidworks 2024 ;
- Схемы намотки, параметры провода;
- Покупные детали.
Изготавливаем тестовые экземпляры электродвигателя.
Тестируем и отправляем Вам.

Мы же зареверсили 5 двигателей, три из них изготавливаются в России, серийно.