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标题: 交流伺服电机的用途和改造重绕 [打印本页]
作者: modisc    时间: 2013-6-20 21:54
标题: 交流伺服电机的用途和改造重绕
本帖最后由 modisc 于 2013-6-20 21:58 编辑

交流伺服电机实际上基本上是3相无刷电机（内转子），kV合适的情况下，就能用航模电调驱动。
优点：
1，伺服电机做工通常非常好，精度高，动平衡好，应该要优于航模电机，其中洋垃圾比较多，不得不承认小日本的挺好，尤其推荐Tamagawa多摩川的一种伺服设计。
2，低速下效率很好：低速，是因为矽钢片通常比较厚，0.35的居多，转速高了铁损太明显；气隙非常小，100W或以下的，基本上可以做到0.2mm，这个比航模的小很多（航模内转子也基本上有0.3以上，0.4-0.5居多；外转子更别提，蝎子40XX的气隙是0.45mm)。
3，低齿槽扭矩设计，就是通过定子设计和N和P的组合，尽量降低电机的顿感。
4，某些伺服改起来还是非常方便的。伺服电机基本上分两大类吧，一种是灌封的，比如绝大多数安川的，那种搞不了。另一种是带铝外壳的，这种基本上都可以搞，有些可能要加热取出定子来绕，有些不用；其中tamagawa多摩川的一种设计我个人非常喜欢。
5，超大轴承、多旋翼承系统：许多伺服用的都是3旋翼承系统，非常稳定，无共振等产生的杂音。轴承通常都是超大尺寸（与航模电机相比），也就是说更适合比较低速的运行。

缺点：
1，定子/转子体积比偏大：就是与航模电机比较，伺服电机定子通常更厚重。这里要提出：100W及以下，定子体积/转子体积比例基本上和航模完全一致。超过100W，基本上都是定子过大。
2，整体设计相对更厚重，但对电机的保护更好。
3，密封。大多数伺服电机都有比较好的密封，虽然对散热不好，但也可以理解：0.2mm的气隙，近多了杂质灰尘可不行，不像0.5mm的气隙哦

选择伺服的精髓：
如何选择好的伺服电机，主要看电机转子如何。也就是磁力之类的。以下是一个比较方便使用的方法：
原帖地址：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... =598691&pid=8868547

电机转子体积与电机功率的关系：
转子/功率系数


转子整体体积越大，伺服电机的功率就越大。这一点是比较实用的。对于喜欢改造伺服电机的同学来说，比较有实用价值。比如可以作为判断转子磁力大小的一个参考。我举一个例子：
我拆过以下几个电机：
1，92年产的一个400W的松下：转子直径和长度是36mmX70mm。功率/转子系数为：400/(3.6X3.6X7.0）=4.41
2，92年的一个安川，450W，转子直径和长度是60mmX50mm。系数为：2.5
3，100W的三星，转子直径和长度是：19.5mmX36mm。系数为：7.3
4，200W的sanmei，转子直径和长度是：30mmX28mm。系数为：7.94
5，400W的三星，转子直径和长度是：30X56mm。系数为：7.94
6，准备购入的一个松下2500W的，转子直径和长度是：45mmX125mm。系数为：9.88
7，我朋友的一个新款松下750W，转子直径和长度是：39.5mmX45mm。系数为：10.68

其中2号电机，实际上是铁氧体磁铁，磁力弱爆了。1号电机是钕铁硼，但是磁力比较弱。3,4,5号电机的磁钢貌似是一样的。6号电机还未到手。7号电机不愧是新款，系数比较高。
从上面各个电机的系数看来，这个6号电机的磁钢还是不错的。而2号电机的系数就弱爆了。
伺服电机的用途：
1，可以改主轴电机，这个是没问题的，不过要比较强的额外散热。
2，其他动力。比如模型中的车模可能会比较适合。
3，其他。毕竟可以通过绕线来达到目标转速，和需要的电压。

下面是一些我改的实例和经验，希望对有共同爱好和需要的人有帮助 。
本帖最后由 modisc 于 2013-6-18 00:08 编辑


http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8387619
Panasonic AMKA400B 伺服电机重绕完毕：

初步数据：
9N6P
单根2.24mm线，14T，Y
Kv：152rpm/v（用的是好赢80A电调测试）
Io @ 23.05V: 2.35A
驱动一个豪克15X8的4叶桨，21V，电流6.8A（手头没合适的桨夹了，只有上8mm孔径的桨）

运转基本静音，空转无任何震动感。
6S满油门空转20分钟，外壳温度约45-50度，定子温度基本一致。




http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8712011

sanmei伺服电机 200W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）30mm X （高度）28mm

重绕线使用2.24mm线，13T，Y。Kv估计在550左右（尚未测试）
电机气息0.3mm。
由于是9N8P，采用的是AaABbBCcC绕线，结合单齿槽单方向绕线技术，可在每个槽枝上绕6.5T，即定子的上面和下面分别有9个线头引出：上面的9个线头，3组两两相连，然后剩下三个线头连在一起（为Y接法）；下面的9个线头，也是两两相连，剩下三个线头引出接电调。这样是为了节省上下空间，也可多绕半圈。





http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... 691&pid=8854081

sanmei伺服电机 200W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）30mm X （高度）28mm

重绕线使用1.4mm线，31T，Y。Kv估计在230左右（尚未测试）
电机气息0.3mm。





作者: modisc    时间: 2013-6-20 22:00
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8863867


三星伺服电机 CSM-01BB1ANT3 100W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）19.5mm X （高度）36mm。气隙0.5mm

利用凤凰1515电机的12N定子（矽钢片厚度0.2mm），刚好和该电机的定子尺寸一致。绕成12N8P的电机。
绕线使用1.4mm线，5T，Y。
电机气息0.3mm。电机采用三旋翼承系统：前轴承10*22*6，后双轴承6*17*6.
电机后轴为M5螺丝，可用M5螺母拧紧，将轴固定于后双轴承。
电机前轴长18mm，直径8mm。轴上有深槽，空转时若不用相应重物填补，电机头部将震动。








http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... 691&pid=8875942



三星伺服电机 CSM-04BB1ANT3 400W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）30mm X （高度）56mm。气隙0.5mm

重绕用1.8mm，9.5T，Y接法。






本帖最后由 modisc 于 2013-6-18 00:38 编辑






http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8924556

velconic 伺服电机 100W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）19.6mm X （高度）36mm。气隙0.2mm

利用凤凰1515电机的12N定子（矽钢片厚度0.2mm），刚好和该电机的定子尺寸一致。绕成12N8P的电机。
绕线使用1.2mm线，8T，Y。

该电机与三星100W那款其实是一个日本公司代工做的模子: samagawa，个人觉得这个设计非常给力，重





量很轻。 [size=0.83em]2012-11-21 18:07 上传
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velconic 伺服电机 100W：

9N8P的电机。转子尺寸为（直径）19.6mm X （高度）36mm。气隙0.2mm

利用凤凰1515电机的12N定子（矽钢片厚度0.2mm），刚好和该电机的定子尺寸一致。绕成12N8P的电机。

绕线使用1.0mm线，13T，Y






。

目前利用sawagama公司代工的100W伺服电机（包括三星，Velconic等牌子）加凤凰1515定子（0.2mm矽钢片）配合制成的12N8P 内转子电机：气隙0.2mm。
前两个未除去绿色绝缘漆，直接绕制，最后一个去除了绝缘漆，用kapton绝缘膜绕制。
分别采用的绕线是：
1, 1.4mm, 2+3T, Y （Kv1100）
2, 1.2mm, 4+4T, Y （Kv680）
3, 1.0mm, 6+7T, Y （该槽满率最高，估计是因为原绿色绝缘漆过厚）（Kv420）

均采用的是12N8P ABCABCABCABC 单齿槽单方向绕线，Y接法，底部线头排列非常方便。经计算，电机最佳实际效率均在88-89%左右。



继续100W 伺服电机配1515定子

单层绕法，12N8P，】



A-B-C-A-B-C-，1.4mm，6T

Y


继续100W 伺服电机原装9N定子

9N8P，17T Y



作者: i雕铣机    时间: 2013-6-21 00:05
很强大
作者: free-fly-h3    时间: 2013-6-21 00:39
不改绕，能直接驱动吗？或哪里有驱动的电调？
作者: modisc    时间: 2013-6-21 01:47
free-fly-h3 发表于 2013-6-21 00:39
不改绕，能直接驱动吗？或哪里有驱动的电调？

伺服电机一般100V-200V不等，额定转速3000rpm居多，因此kv多为15~30rpm/v。这个kv对航模电调来说太低，可能会无法启动电机。伺服电机不改绕线，可以使用三相无刷电机驱动模块驱动，作为动力是非常简单的（比如主轴），很多驱动器都带调速定速啥的。但是作为伺服用，就是要能精确走停在某个指定位置，那必须用和编码器配套的驱动器。

作者: zihe98    时间: 2013-6-21 07:49
modisc 发表于 2013-6-21 01:47
伺服电机一般100V-200V不等，额定转速3000rpm居多，因此kv多为15~30rpm/v。这个kv对航模电调来说太低，可 ...

嗯，很优秀的实干帖子，绕线是需要手指功夫的--线径粗，圈数少，抗感小，转速高。因为用于航模散热条件不错可以将原功率扩大3倍以上绕制。另外矽钢片的高频特性和导磁系数是引起发热的主要因数，，，，，
------谢谢楼主共享  学习学习在学习！

作者: txy19800823    时间: 2013-6-21 08:14
太牛了，顶一下
作者: 机械爱好    时间: 2013-6-21 09:49
哥，那个21槽8次级现在知道咋绕了木有啊，
作者: yhzzp    时间: 2013-6-21 10:05
不错，顶一个！有技术含量。不过前提是要有大量的洋垃圾才能有操作条件。
作者: waterren2002    时间: 2013-6-21 11:11
学习的好帖，一下讲这么多，慢慢消化。

作者: lizhijun    时间: 2013-6-21 11:39
转子拿出来没短路环不怕失磁吗
作者: 触觉的爱    时间: 2013-6-21 11:46
绕这个可是相当麻烦的，楼主真有耐心
作者: tomxyj    时间: 2013-6-21 12:31
好帖以前也看过你的帖但技术有限不是很会改想楼主帮忙，在此先谢过
作者: 隆威    时间: 2013-6-21 15:13
确实牛 ，只是想知道楼主绕多少圈，多大线径是如何计算的，可有公式另提一个建议楼主可以以多股细线并绕方式绕制可提高绕制工艺和降低要求
作者: ro0t    时间: 2013-6-21 15:25
改了干啥用  造载人的飞机？？
作者: szcjl    时间: 2013-6-21 16:26
好手艺!有空帮我绕三只安川老伺服450W的 pm价格

作者: zihe98    时间: 2013-6-21 17:03
szcjl 发表于 2013-6-21 16:26
好手艺!有空帮我绕三只安川老伺服450W的 pm价格

嗯，估计你要做飞艇了好几个安川450瓦，，，，，

作者: liuliu939    时间: 2013-6-21 19:31
好贴
作者: zoexh    时间: 2013-6-21 21:56
看样子手艺不错，这么粗的线这么小的线槽很扣手吧，还是有好的工装，能亮一下吗？
作者: fjs502    时间: 2013-6-21 21:59
看了楼主帖子，长知识了
作者: ygh    时间: 2013-6-21 22:00
是好贴 一定要顶！
作者: godson    时间: 2013-6-21 22:48
这么小的定子绕这么粗的线啊
作者: modisc    时间: 2013-6-21 23:22
free-fly-h3 发表于 2013-6-21 00:39
不改绕，能直接驱动吗？或哪里有驱动的电调？

不改的话用高压版航模电调估计可以，50V应该能驱动kv15的电机。不过没啥用哇，转速太低。。。功率也上不去
要改主轴感觉必须重绕。。圈数少些。

作者: modisc    时间: 2013-6-21 23:23
lizhijun 发表于 2013-6-21 11:39
转子拿出来没短路环不怕失磁吗

不存在此说法，嘿嘿。你可以放心的向告诉你这个说法的人伸出一个或两个中指。

作者: modisc    时间: 2013-6-21 23:27
隆威 发表于 2013-6-21 15:13
确实牛 ，只是想知道楼主绕多少圈，多大线径是如何计算的，可有公式另提一个建议楼主可以以多股细线并绕方式 ...

1，老Kv X 老圈数 ≈ 新Kv X 新圈数。
2，线越粗越好，适合大功率（小功率的话，不要太粗线，就是槽满率不用很高，否则铁损/发热反而可能更厉害）。
3，我绕的纯属瞎折腾，没有明确目标，所以尽量提高槽满率了，就是用尽量粗的线，绕尽量多的圈数了。通常来说，不是很离谱的线径的话，单根线绕肯定比多根细线一股绕，槽满率要高很多。

作者: modisc    时间: 2013-6-21 23:32
本帖最后由 modisc 于 2013-6-21 23:34 编辑
zoexh 发表于 2013-6-21 21:56
看样子手艺不错，这么粗的线这么小的线槽很扣手吧，还是有好的工装，能亮一下吗？

得有一把压线的钳子，这个要自己打造。我的是请朋友搞的：如图


(, 下载次数: 99)

绝缘用kapton膜，0.18mm厚的，比较好用哦。

作者: modisc    时间: 2013-6-21 23:50
本帖最后由 modisc 于 2013-6-21 23:51 编辑

松下2500W 伺服电机

绝缘等级: F
转子：直径45mm，长度125mm。8块长条磁铁，8P
定子：12N
气隙：0.5mm
双轴承系统
原线圈：0.9mm，圈数不明，接法为１２Ｎ８Ｐ　ＹＹＹＹ
尚在拆解中。。。



http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... 691&pid=8875993

再续：
12N8P巨型电机
2.24mmX19T，YYYY

[size=0.83em]2013-5-14 17:49 上传
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作者: weihb2002    时间: 2013-6-22 00:43
   是好贴 一定要顶！

作者: lizhijun    时间: 2013-6-22 08:11
modisc 发表于 2013-6-21 23:23
不存在此说法，嘿嘿。你可以放心的向告诉你这个说法的人伸出一个或两个中指。

有什么依据或者说明吗？或者实验数据？实践证明步进电机拆出转子是会失磁的，那么相应的采用如铁硼磁铁转子的伺服是否有同样的问题{不是普通磁铁的】。指针万用表表头修理中拆卸磁铁部分会要求加短路环的

作者: modisc    时间: 2013-6-22 10:53
本帖最后由 modisc 于 2013-6-22 11:06 编辑
lizhijun 发表于 2013-6-22 08:11
有什么依据或者说明吗？或者实验数据？实践证明步进电机拆出转子是会失磁的，那么相应的采用如铁硼磁铁转 ...

步进电机构造和三相电机完全不同，具体我也不知道步进电机的转子到底咋组装的，磁铁咋排放，看不太懂，看似很多磁极，镶嵌在金属里面。不清楚是否步进电机转子取出后会消磁。
但是伺服电机，就是三相电机，和航模电机没区别，我个人不认为磁铁离开了定子会磁力减弱。


http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=438892这里貌似有解释



作者: 修舞    时间: 2013-6-22 14:04
大侠终于入住了，这个确实赞
作者: lvsoft    时间: 2013-6-22 15:42
modisc 发表于 2013-6-22 10:53
步进电机构造和三相电机完全不同，具体我也不知道步进电机的转子到底咋组装的，磁铁咋排放，看不太懂，看 ...

看用什么磁性材料。
有的老电机用的铝镍钴磁铁，失去闭合磁路是会退磁的。

作者: modisc    时间: 2013-6-22 16:40
lvsoft 发表于 2013-6-22 15:42
看用什么磁性材料。
有的老电机用的铝镍钴磁铁，失去闭合磁路是会退磁的。

貌似正解。正是那个连接里面的大侠说的。

作者: xwdwy    时间: 2013-6-22 20:52
modisc 发表于 2013-6-21 23:50
松下2500W 伺服电机

绝缘等级: F

这个用好的电调，和合适的电池，可以用在超轻型飞机了
作者: duanyz    时间: 2013-6-22 21:36
这么好的帖子，竟然连个精华都没有，真气人啊！

楼主能不能做个绕定子线圈的视频啊？很想看看到底是怎么绕的！
作者: 华尔街工作者    时间: 2013-6-22 22:30
最好有个过程照片 或者视频什么的 还是那个线是不是用的太粗了 用细的并一起圈数会更多
作者: modisc    时间: 2013-6-22 23:32
本帖最后由 modisc 于 2013-6-23 00:22 编辑
华尔街工作者 发表于 2013-6-22 22:30
最好有个过程照片 或者视频什么的 还是那个线是不是用的太粗了 用细的并一起圈数会更多

我都是用手绕，必须用那把钳子。方法就犹如穿针引线了，穿完线，啦一下，再用钳子夹平。基本如此。采用的都是单齿槽单方向绕线技术。接线方式很多，按需选择。具体方法：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=598691

基本常识：
1，三相无刷电机的常数Kv：rpm/v。N：定子齿槽数。P：磁极数（磁铁个数）比如200V，3000转的伺服，Kv很可能就是15rpm/v。
2，Kv值只和圈数和接线方式相关，其他因素影响不大，比如线径/槽满率等。
3，接线方式主要是Y和△两种，或星形接法和三角接法。伺服电机基本上都是采用星形接法，这种接法避免了“非ABC式绕线”（如9N8P等；9N6P、12N8P等属于ABC式）无通电状态转子转动时的粘滞感（即在用外力转动转子时，也有电流通过线圈），以及电调驱动电机时可能存在的问题。
4，绕线方式有分散式绕线和集中式绕线两种：均常见于伺服电机。
    分散式绕线：比如24N8P，36N12P之类的，绕组系数为1，比较理想；也有21N8P、9N4P之类的较少见的，绕组系数稍低。经典的分散式绕线，比如12N4P，24N8P等（N是P的3倍），是每三个槽并绕，具体看图。
    集中式绕线：比如12N8P，9N6P，9N8P，12N10P等，都是伺服常见的。定子的每个槽枝绕一个线圈。具体看图。
    专业解释请百度。

关系：
老的kv X 老的圈数 = 新的kv X 新的圈数
原本为Y接法，圈数不变，改三角接法：新的kv = 老的kv X 1.732
有些电机会用YYYY接法之类的，比如我那个2500W的松下，如果改Y接法，那kv就是原来的1/4了。

举例：
比如某电机初始状态是：100V, 3000rpm，12N8P的，用的是集中式绕法，每个槽枝绕了100圈，星形接法。
那么kv就是30rpm/v。就是100V工作，转速基本上是3000rpm（无负载情况下，即电机电流比较低的情况下）。
如果你想改一个100V下，能到12000转左右工作的电机。,可么就要让kv到120rpm/v。可以用更粗点的线，绕25圈，还用星形接法。


注意：
1，伺服电机基本上设计都是比较低速工作，比如3000rpm，故所用的轴承也是比较大尺寸的。因此并不十分适合改很高转速工作。改了之后可能轴承寿命会短一些。
2，伺服电机原本的工作方式是走停为主，不会长时间持续3000rpm转动，因此发热不明显。但是比如你改主轴，要持续个几分钟6000转，或更高，此时电机将明显发热，因此必须额外散热。但必须理解，这个是正常的，不是改的不好。不改的伺服电机，长时间3000rpm转动，也会明显发热的。
这里必须解释的是：电机的发热，如果分铜损（电流、线圈发热）和铁损。铁损主要和电机的实际转速相关：比如空转的情况下，一个电机没改，100V，3000rpm，持续5分钟；一个电机改了绕线，kv变了，输入电压变低了，比如25V，但是实际转速还是3000rpm，空转5分钟；两个电机的发热基本一样的。
3，集中式绕法的伺服电机，通常方便改，集中式绕法比较好手工绕。但是分散式绕法的，用单根粗线的话，比较难绕。
4，改绕伺服电机，很可能对大部分人来说是没有很大实际意义的。总之只要是比较新一点的伺服电机，或者结合1楼发的那个“转子体积/功率”系数（该系数大于8就比较不错，大于10的就是极品了，比如松下A4，A5系列的，都大于10了，磁力很强；比如松下老款AMKA系列的，系数好像只有6，比较垃圾），都可以看做是做工、精度非常给力的一个三相无刷电机，具体怎么改绕，要看个人需要和爱好了。
5，选择伺服电机另一个非常关键的要点：绝缘等级（可能的缩写很多：Insulation Class, Ins Class, Ins, Ins C）。建议最好挑绝缘等级F的下手。关于绝缘等级和耐温的关系：
电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。
绝缘的温度等级 A*级(监控) E级 B级 F级 H级
最高允许温度（℃） 105 120 130 155 180
绕组温升限值（K） 60 75 80 100 125
性能参考温度（℃） 80 95 100 120 145

这个绝缘等级，我个人认为跟转子磁钢的耐温能力也有关系，比如我猜测F等级的伺服电机，转子耐温也可以到155度。但这纯属我个人猜测，没有证实。希望有相关知识的人指正。

关于单根粗线：槽满率高，散热好，不容易烧。这里解释了很多：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=598691
国外航模论坛也有例子：http://www.helifreak.com/forumdisplay.php?f=291
这里就不再针对这个做争论和解释了哈。


这种就是分散式绕法：取自一个朋友的图，21N8P的一个AB的伺服电机 。

(, 下载次数: 36)
这个是一个外转子的集中式绕法，取自国外网站。自绕的K牌Pyro 800。
(, 下载次数: 43)













作者: modisc    时间: 2013-6-26 22:12
400W AB 伺服，05年，朋友那里收的。
21N8P，比较给力。
(, 下载次数: 32) (, 下载次数: 43) (, 下载次数: 42) (, 下载次数: 35) (, 下载次数: 42) (, 下载次数: 37) (, 下载次数: 35) (, 下载次数: 39) (, 下载次数: 36) (, 下载次数: 33) (, 下载次数: 38)

作者: 机械爱好    时间: 2013-6-27 14:08
modisc 发表于 2013-6-26 22:12
400W AB 伺服，05年，朋友那里收的。
21N8P，比较给力。

这电机俺也有个，，，，，，，，，，，，哈哈，，厉害，，，，，，，，，谢谢分享
作者: zhou792008    时间: 2013-8-23 00:51
好帖子 ，关注
作者: hunterx    时间: 2015-1-2 20:55
好贴，顶
作者: sdxgy    时间: 2015-4-18 16:15
技术好贴  




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