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标题: 中断N年后回来继续模型，性子一起，说说外转子直驱的秘密 [打印本页]
作者: bldc    时间: 2011-12-2 01:20
标题: 中断N年后回来继续模型，性子一起，说说外转子直驱的秘密
看见有模友开帖讨论电机磁极，生怕喧宾夺主，开此贴说秘密。

3相无刷交流电机就是我们现在航模上用的，外转子，内转子，说说我知道的，能力范围之外的不表述。
有争议的，各自回家学习一番，再拿自认为最正确的最能说服的来讨论，免得误导其他。

3相电机当然是3相绕组，每相绕组，可以有分开的线圈。看到的9极定子绕组，实际3相，每相3个绕组线圈，每个线圈分开40度，圆周排列。同相的分开120度。

借用几何学的公理说，不要有反对说，
1，磁场旋转才有转子旋转，内转子外转子一样。定子产生的磁场和磁极对组成的转子需要有错齿，或者说齿差，才能有旋转的产生。
2，定子，这个需要说说的，有刷电机，看到的是外壳不转，内里基本是有2片磁瓦，3组线圈绕在矽钢片做的转子上，靠铜刷，碳刷通电，
总之，电刷，2把刷子，贴着3片各占120度圆周的整流子，机械自动120度换相。  绕线圈的部分旋转。
3，内转子无刷，紧贴外壳内表面的是线圈，绕在矽钢片上，定子，或者空心绕，无矽钢片。中间是磁钢转子，有1对2极，
2对4极之类的，一个整体，看不到缝隙。
4，外转子，常见的外壳贴了一周的磁钢，一定是双数哈。定子线圈在中间，固定，数数极数（线圈数）3的倍数。

现在说秘密部分。
举例，外转子，12片磁钢，6对，均匀圆周排列，12片，每片，间隔30度。相同极性的磁钢间隔60度。定子9个线圈，间隔40度排列。
假设静止时某一磁钢对应了某一绕组，当然是磁通最短，磁阻最小的位置，通电后最平衡的位置，其他的磁极总是跟各定子磁极有错开的角度，设0度位通电，同一相的其他2个线圈在120度和240度的位置。换相一次，磁场转过40度，比如顺时针方向，0度绕组的通电改到了40度的定子绕组上，原120度和240度同相的其他2个绕组的磁场也改变到了160和300度的位置。NS就有了40度改变，原本和0度定子对应的磁极，它的同性磁极在60度的位置，自然就会向磁场变动的反方向移动20度，外壳逆时钟旋转了20度，刚好和40度的定子磁场紧密配合。磁场走40度，磁极外壳反方向旋转20度，当定子走完1圈360度后，外壳才转了180度，，外壳转1圈360度，定子磁场需要旋转720度，2周。等于相同硬件的内转子加了2：1的减速，扭矩倍增。这是设计上的内容，本质还需要相当强磁性的磁极才有大扭矩，翻倍扭矩更大，有直驱大桨的能力，这是原理，理论啊，太重要。
在动了脑经之后，定子的绕法也能提升更大的扭矩，不是简单的3角星形，是绕组的磁场变换度数，和磁极的对应关系。有了绕组的技巧，在我们看到的12定子14磁极的外转子，能做到等同于7：1减速效果的大扭矩电机，这是理论确认之后实践的验证。技巧的绕组，使磁场7圈之后外壳才1圈。
引申一下，电调都强调2极电机多少转，n极电机多少转，本质在于，类似的，对于7：1的外转，外壳转1圈，磁场旋转7圈，每360度换相6次，7圈就是42次，电调给出了42次换相信号，电机才旋转了1圈 ，对应普通无刷，换相6次，转1圈。电调再高级，工作于us级，也是对应每分每秒是有极限来划分的。
常见的Mega8单片机做的电调，在使用内部8M晶振时，最小计时单位是0.125us，测接收机油门脉宽需要64分频到8us，对于1ms的0油门，计数值是125，2ms的全速是250，刚够8位计数器的计数范围。PWM输出可以做到9位，10位，即可以全程油门细分为512级或1024级，没大必要，遥控器操纵杆，我们的手指在行程范围里做不到这么细，当然理论上月细密越平顺，有模友评论各电调时喜欢评价的一个性能用语。原因在这里，程序员对硬件的使用和程序的处理，或者编程能力。对产品的定位划分也有可能？油门杆行程分100级还是1000级我无所谓。
扯远了，有兴趣的再看看。这里估算一下，对应支持2极30w转的电调，每秒5000转，以下穿插使用中文数字，数零麻烦。5千转需要3万次换相，这是30个1千，1秒细分1千是1ms，1ms再分30次是大约33us就要检测换相一次，意思就是33us就要电调单片机做好感应电动势检测中断处理，换相处理，定时的脉宽计数处理，转换为PWM占空比，必要时，检测电流，电池组电压，虽说有中断处理，可有处理需求，就要花时间，理论极限了。对于这个级别的单片机，有人说超频，哈，超频，有用16M晶振的，甚至超到20M，乖乖！
这里是电机电调板块，电机扯到电调，我看行。我认为玩了就要玩透些，不然钱白花了，花钱还不多放几枪哈。全盘掌控，至少知道了解，免被忽悠

各位随便看哈，有用的，顶了别沉，大家一起提高，才高。

[ 本帖最后由 bldc 于 2011-12-2 01:22 编辑 ]
作者: 轱辘马    时间: 2011-12-2 06:59
楼主辛苦了，学习了，谢谢。
作者: dexing    时间: 2011-12-2 08:08
先要谢谢LZ介绍的很详细，打了那么多字，LZ辛苦了。
再想请教LZ，“12定子14磁极的外转子，能做到等同于7：1减速效果的大扭矩电机”，具体的绕组是怎么连接？能否用目前的普通电调？我很想照LZ的思路实践一次，请LZ指教。:em26: :em00:
作者: hjf310    时间: 2011-12-2 08:20
达人
作者: ygl611    时间: 2011-12-2 08:50
尽管一时看不明白，感觉LZ说的还是比较透彻到位。
还有一点LZ没有提到，电机KV值应该与线圈的股数和匝数也有关系。同样的定子和磁极，线圈绕发也一样。线圈的股数和匝数是怎么影响电机KV值的？
作者: 独臂擎天    时间: 2011-12-2 13:10
楼主辛苦了:em26:
作者: VTOL    时间: 2011-12-2 18:59
标题: 先赞扬一下！
:em26: 谢谢分享！:em24:
作者: 椰岛    时间: 2011-12-2 21:53
写的很细，是做过电机与电调的才能写出来的，高速的电机必须有高速的MCU来支持。赞一个:em26:
作者: 椰岛    时间: 2011-12-2 22:00
原帖由 ygl611 于 2011-12-2 08:50 发表
尽管一时看不明白，感觉LZ说的还是比较透彻到位。
还有一点LZ没有提到，电机KV值应该与线圈的股数和匝数也有关系。同样的定子和磁极，线圈绕发也一样。线圈的股数和匝数是怎么影响电机KV值的？

电机的线圈的股数与KV值关系不大影响很小，对同一个电机来说影响KV值的是匝数（在合理的范围内）。
作者: shunnian    时间: 2011-12-2 22:09
标题: 标题
有的理解
作者: easy123110    时间: 2011-12-2 23:36
站个位先，里面的某些观点不敢苟同之，愿与楼主共探讨。
作者: 椰岛    时间: 2011-12-4 10:32
LZ讲到用绕线技巧，听起来可以通过改变绕线方法就可改变“外圈与内圈”的比值，请问如何绕制？从理论上讲这种内圈与外圈的关系只与电机定子极数和转子对数有关。
LZ说的定子12极转子14极，内圈7圈，外圈1圈（针对外转子电机）好像不成立，应该是8：1
作者: 王清华王清华    时间: 2011-12-4 21:08
12槽14极,是7:1   就是调速器换相42次,转子转一圈.
作者: bldc    时间: 2011-12-4 23:52
哈哈，还是有朋友感兴趣的，有点遗憾的就是原版解释原理的出处我一时回忆不起来。02年左右D国网站。
7：1，基本是这样的，14磁极，每个磁体间隔25.7度，同极性磁体间隔51.4度，如果磁场每次走动60度，
就会使磁体和磁场同向移动8.6度，精确的说，14磁极每磁体间隔25.71度，同极性磁体间隔51.42度。
磁体和磁场通向移动8.57度，绕线技巧是，12极定子上不是每极都绕线圈，只绕6极线圈，每线圈间隔一个齿，60度。
0－180，60－240，120－300，并且，0度180度是一个绕向的线圈分布在0度和180度定子齿上，通电时，0度s180度n极，剩下
的2相一样处理。很普通的3相。
如有描述不清，等我回到北京，找图说明。
希望给做电机的朋友带来启发。
作者: bldc    时间: 2011-12-4 23:54
还有，不饶线的6槽，对磁通是有作用的，不然就6槽啦
作者: EDF--战斗机    时间: 2011-12-5 01:27
:em26: :em26:
作者: keke899    时间: 2011-12-5 09:50
有些绕线，虽然电机能转，但磁路并不合里，材料也得不到充分利用，唯一的好处是方便绕线。另外极数多少对应换向次数多少，跟扭力大小并非直接对应关系 ，不能简单用减速比来形容。只是对更好理解驱动原理有帮助

[ 本帖最后由 keke899 于 2011-12-5 09:51 编辑 ]
作者: 可乐哥    时间: 2011-12-5 10:20
楼主辛苦了
作者: dexing    时间: 2011-12-5 17:16
原帖由 bldc 于 2011-12-4 23:52 发表
哈哈，还是有朋友感兴趣的，有点遗憾的就是原版解释原理的出处我一时回忆不起来。02年左右D国网站。
7：1，基本是这样的，14磁极，每个磁体间隔25.7度，同极性磁体间隔51.4度，如果磁场每次走动60度，
就会使磁体和 ...

谢谢LZ的进一步说明，期待LZ回到北京上传图片。
作者: argoi    时间: 2011-12-7 12:17
:em26: 技术贴，留个爪印
作者: zzh027    时间: 2011-12-7 15:19
标题: 标题
好铁
作者: bldc    时间: 2011-12-7 15:23
有异见有讨论，我就是抛砖引玉，目的达到，心满意足。
以我的理解，通俗的讲解一点东西，开阔眼界，开拓思路。

大家自己搜下lrk350吧，具体到照片都能有。

最后说一下，航模无刷电机的结构原理，使之必然是60度电器角换向，6次换向，磁场一圈，这个上面只剩自己去理解，不要发出疑问。
先有磁场旋转，然后才有转子的旋转。
严格的说，电调是在控制磁场换向！转子输出是对磁场旋转的反应。通过转子磁体切割不通电的定子线圈，产生感应电动势来确定磁场换向时机。
所以转子和磁场旋转值之比，就是等同于有减速的电机的扭矩的放大。
磁极的旋转，可以与磁场旋转方向通向，也有反向，取决于定子和转子磁极数决定的磁通走向。
对于电调，它不管什么类型的电机，检测到感应电动势，就换向，（这里不讨论进角），在360度的空间里，磁力不断接力的推动转子。
大扭矩直驱，一般不到一万转分，普通电调足够驱动。
有的程序检测感应电动势是在pwm关闭输出时进行，所以pwm频率会对某些电机的运转有影响。不同品牌电调，程序出处不通，同一血系的，
基本一样，拷贝自同一大脑，大同小异，完全自己搞的，自然可以改啊改的，太少了。有点枯燥。
对于想自己做个电调玩玩的，记住，先有旋转的磁场然后才是转子的旋转，这个做什么用呢？启动！动了就什么都有了。
作者: keke899    时间: 2011-12-7 19:01
标题: 对于直驱的秘密，完全不需要那么复杂
楼主是从电调驱动出发，那我就简单从磁力、扭矩出发，  设2极电机磁力为 2N，力臂为L   ; 14极电机磁力为14N， 力臂nL     。 那么2极电机可以产生2NL 力矩   ， 14极电机可以产生14NnL 力矩。 （一般14极为外转子结构，2极只存在内转子，所以转子直径会是n倍差别，至少是n≥14/2/π  倍）  那么14极电机的力矩至少是14N x 7 ÷ π x L =31NL 。  看看吧， 这就是多级 甚至外转电机的大扭力优势所在。 磁铁多了，磁通就大了，直径也跟着大了，自然就会得到更大扭力
作者: 权仔    时间: 2011-12-7 20:33
好贴，学习了
作者: bldc    时间: 2011-12-7 21:26
原帖由 keke899 于 2011-12-7 19:01 发表
楼主是从电调驱动出发，那我就简单从磁力、扭矩出发，  设2极电机磁力为 2N，力臂为L   ; 14极电机磁力为14N， 力臂nL     。 那么2极电机可以产生2NL 力矩   ， 14极电机可以产生14NnL 力矩。 （一般14极为外转子结 ...

:em19: 再有数倍放大，不需要增加硬件，或者说体积小些，扭矩同样够大。
作者: wyp    时间: 2011-12-7 21:45
:em26: :em26: :em26: 学习 学习好好学习
作者: k7k7k7    时间: 2011-12-7 22:26
技术贴，留个爪:em26:
作者: xiaohan    时间: 2011-12-7 22:52
:em26:
作者: 椰岛    时间: 2011-12-9 21:50
原帖由 keke899 于 2011-12-5 09:50 发表
有些绕线，虽然电机能转，但磁路并不合里，材料也得不到充分利用，唯一的好处是方便绕线。另外极数多少对应换向次数多少，跟扭力大小并非直接对应关系 ，不能简单用减速比来形容。只是对更好理解驱动原理有帮助

比较赞同:em26:
作者: ada123    时间: 2011-12-14 23:29
:em26:
作者: cwb2oo8    时间: 2011-12-19 18:33
为什么没有2相无刷电机的介绍
作者: 颠簸    时间: 2011-12-20 18:25
:em26:
作者: uery    时间: 2011-12-22 15:48
谢谢分享！7：1的应该够直升机用了，直驱非常安静。
作者: 冰山一脚    时间: 2011-12-22 19:08
学习了



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