电机绕线贴（Rcgroups/modisc）

modisc

回顾了下本帖之前的楼层，发现没有对winding factor进行过一个系统的阐述。刚刚在rcgroups上刚好在讨论这个问题，这里暂时先对winding factor做一个初步的介绍：原帖地址：http://www.rcgroups.com/forums/showpost.php?p=21788622&postcount=35
参考文献：https://eeweb01.ee.kth.se/upload/publications/reports/2003/IR-EE-EME_2003_029.pdf；http://www.powerditto.de/bewicklungsrechner.html

Wind factor的计算公式在上述参考文献中有，或者看附图。以下是原文对winding factor意义的一段阐述：winding factor和电磁力矩成正比。winding factor比较低的电机，为了弥补其比较低的力矩，需要消耗更大的电流或使用更多的线圈，而这二者都与winding factor成反比。
另外，对于“concentrated winding”，winding factor不可能等于1。而对于每极（pole）每相（phase）占用一个齿槽（slot）的"distributed winding"，winding factor可以达到其最高值，就是1。

我想我们目前绝大多数电机采用的都是concentrated winding，关于distributed winding我还在研究学习当中。

对于concentrated winding, 某个齿槽数的定子，磁极数不同，winding factor也不同，也有存在一个最大值，便是当P与N数字上最接近的时候。而纵向比较不同齿槽数的定子，其winding factor的最大值随N的增加而增加。具体关系请看附件中的三个曲线图，其中奇数齿槽定子和偶数齿槽定子的winding factor分布略有不同。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-6-4 07:03 编辑 ]

keke899

有一种学习方法叫悟性，他能让你学习效率倍增:em26:

摩天轮1111

较楼主一个很好的帮助认识铁耗的实验： 准备2个kv相同电机，用同一电压分别测试他们的空载电流，然后用连轴器把他们轴相连，用同一电压驱动其中一个电机，再看看电流或驱动功率。 会出现这么个现象：后者的驱动电流近视与2者的空载电流之和。说明被驱动的电机同样产生了铁耗，但被驱动的电机线圈并没有电流。

你以为这是什么原因？另一个电机那是磁滞损耗啊驱动电机要克服，而并没有产生涡流，，，涡流还是和电子换向有关的，

[ 本帖最后由 摩天轮1111 于 2012-6-7 14:25 编辑 ]

摩天轮1111

涡流产生的条件是闭合回路中有变化的磁通，而且是呈线性变化的磁通才能感生电流。 我们用的电机是方波电流驱动的电机，方波电流并不会产生线性变化的磁通，不管铁芯电流大小其与转子的合成磁场并不会改变铁芯磁通变化率，因此不会造成铁芯内部涡流。在方波电流里会参杂着其他波形电流分量，这个会引起小量涡流，但可以忽略。 永磁直流无刷电机铁耗主要是由于永磁转子旋转而产生，可看成是与转速相关的常数，而铜耗是可变量，其与电流平方成正比关系。

:em26: :em26: :em26: :em26: 确实如此，但是电调驱动的方波电流看波形的话，没有理论上的那么的方的，而且平缓的那段根本不是完全平缓的，尤其是上升的那段，可以看成是线性的，所以还是间接的说和电子换向有关的，

[ 本帖最后由 摩天轮1111 于 2012-6-7 14:42 编辑 ]

摩天轮1111

我的出发点也是为了大家更好的了解电机， 实验是最好的办法，是因为有些参考文献结论经不起实验考验，一些只是毕业论文。而计算，对于损耗目前还没有很精确的计算公式，所有分析研究都是结合实验来完成。 另外，从我参考的一些天蝎星电机参数上看，外转子电机的损耗偏向铁耗，一个原因是使用了牌号较高的磁钢的缘故，使得电机可以承受更大瞬时功率，和能承受更高温的考验。 天蝎星的内转电机铁耗是相对外转好很多，我觉得这个不难理解，因为内转嘛，磁极数就比外转少很多。

你现在注重实验不注重理论了？:em15: :em15: :em08: 无铁芯电机有技术上的瓶颈，不过看目前的趋势，这个方向很有光明的，国内有做出来的，涉及到这一块的，我是感觉资料什么都少，都还是很保密的东西

modisc

楼上貌似仔细阅读了本帖，谢谢支持。
电机这个东西越看的深，约有意思，有助于开拓思路。以往我没有认识到内转子绕线与外转子的区别，实际上也就是concentrated winding和distributed winding的区别。这么看来，采用能够活的理论winding factor为1的distributed winding的磁极数较少的内转子，是比较牛叉一些。目前看来，distributed winding的对象貌似主要是6N2P为基础的齿槽磁极配对，包括6N2P，12N4P（目前大多数内转子），24N8P（Neu的一些大尺寸内转子牛牛）等，理论的单层distributed winding可以达到1的winding factor。当然这个如果在外转子上，将因为磁覆盖率的问题而效果受到一定影响。目前采用这种distributed winding的上市外转子电机，以X Era为代表，采用的是24N8P的distributed winding，且每个磁极都是由两个方形磁铁同方向并排排列构成，这也许就是为了弥补磁覆盖率的问题，也一定程度上减小了有效气隙。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-6-7 21:48 编辑 ]

keke899

原帖由 摩天轮1111 于 2012-6-7 14:22 发表

你以为这是什么原因？另一个电机那是磁滞损耗啊驱动电机要克服，而并没有产生涡流，，，涡流还是和电子换向有关的，

这样说来 空载损耗 仅仅是磁滞损耗？ 因为 两电机（拖动与被拖动的）损耗一样:loveliness:

keke899

原帖由 modisc 于 2012-6-7 21:44 发表
楼上貌似仔细阅读了本帖，谢谢支持。
电机这个东西越看的深，约有意思，有助于开拓思路。以往我没有认识到内转子绕线与外转子的区别，实际上也就是concentrated winding和distributed winding的区别。这么看来，采用 ...

这类内转是效率最高的内转，而且以12n4p 初型 ，衍生出18n6p   ， 24n8p  ……   ，这类电机绕组系数是很高的，比3N2p   比例结构的电机高，而且高性能内转电机都使用了此结构。  因为内转的绕组纵向有效部分要远大于横向无效部分，而外转使用此结构绕线的无效部分较多，因此很少使用。 而6n2p 电机也很少出现，因为它的合理结构会比12n4p 以及之后的结构需要消耗更多的矽钢，致使成品电机的重量较大。而被衍生品 无槽内转结构取代。

keke899

另一个优势是制造高kv电机，此类电机可制造超高KV电机，因为其绕线形式独特，可已0.5T 为单位，绕组磁力线成对称分布，绕组系数高。 而传统集中绕组，也可以做高kv，但随圈数的减少，对比低KV电机效率有下降趋势。

630985

好深奥完全看不懂，努力努力努力！

摩天轮1111

传个我做的吧，外转，36系列定子，0.55，无氧铜，单线19圈，下12上7，其实内转有槽的绕法和外转差的很大，keke大大你说的有些确实正确，有些嘛，呵呵，，，，我不多说，绕线贴嘛，先上图，，，，，

keke899

我要是都说对了，我就不叫keke了:loveliness:     也该改行了。 不对请指正   而且我相信有很多人在这个贴里能学到的东西比我学到的更多，这就是好贴，好贴就该顶:em26:

摩天轮1111

:em00: :em00: :em00::em26:  什么时候弄个你的4级内转跑个平跑车玩玩，看看效果，呵呵，我不搞内转的。

keke899

只要不出差，有时间 随时都可以支持我们的航模运动 嘿嘿

kk1002332501

留个记号:em15:

modisc

原帖由 摩天轮1111 于 2012/6/9 11:35 发表
传个我做的吧，外转，36系列定子，0.55，无氧铜，单线19圈，下12上7，其实内转有槽的绕法和外转差的很大，keke大大你说的有些确实正确，有些嘛，呵呵，，，，我不多说，绕线贴嘛，先上图，，，，，

内转子和外转子绕法上的区别本质上就是distributed and concentrated winding的区别。而造成这个区别的主要原因就是内转子的磁极数往往远小于齿槽数，而外转子如果磁极数太少将导致磁覆盖率过低而影响电机的能力。

如果可能的话，还是建议使用稍微粗点的线绕单层，然后最后可能再加绕几圈交错的线圈（zig-zag）。这样不仅将可能增大槽满率，也会提高winding factor。winding factor的理论最大值都是以单层绕线为标准的。

楼上这个电机应该是freebirdsmodel这家老板的电机套件吧？这个老板挺给力的，自己设计生产的多极外转子。印象中这个老板使用0.6的线去绕的36mm的定子，他绕好的定子我想我是不会去拆了重绕了，呵呵。

摩天轮1111

他绕的0.6的不好，目前这个0.55的，19圈应该是满槽率最好的一个了，这个电机的定子不好，但是按我这个绕完的，效果和他原本的是天壤之别，对于0.55的能绕多少圈，有这个的看官可以不防自己试一下

[ 本帖最后由 摩天轮1111 于 2012-6-9 23:19 编辑 ]

modisc

原帖由 摩天轮1111 于 2012/6/9 23:14 发表
他绕的0.6的不好，目前这个0.55的，19圈应该是满槽率最好的一个了，这个电机的定子不好，但是按我这个绕完的，效果和他原本的是天壤之别，对于0.55的能绕多少圈，有这个的看官可以不防自己试一下

我看了下，他目前成品是10+2圈每齿槽，剩余空间还有点多。估计最多可以搞到10+3+1.
你的我看了下，12+7也有挺多剩余，估计最多可以12+7+2+1.

他的0.6mm的线，我看了下10根并排已经是很紧密的占满了整个齿槽长度，你的我看了下，比较紧密但是近端还有0.几毫米左右空隙，感觉没他的贴那么死。按AWG标准，如果他的是22号，0.64mm的（外直径，包括漆皮），那么齿槽长度最大为6yue4rimm，这个数除以12的话是0.53，按AWG标准的话，估计你的线不太可能是23号，0.574mm的，应该是24号，0.510mm的可能性比较大。

这样算来，10+3+1 0.64mm的线：14 X 0.326 = 4.56
12+7+2+1 0.51mm的线：22X = 4.51

AWG线参考：http://diyaudioprojects.com/Technical/American-Wire-Gauge/

我个人的体会是：一般来说比较理想的线径是齿槽间隙最内侧，即两个齿槽根部之间的距离的1/2为直径的线比较理想。AWG牌号如果只相差几号，努力绕的话槽满率应该是差不多的。比如我用的0.64mm（22号），和用0.91mm的（19号），绕同一个4130 12齿槽的定子，22号线的截面积刚好是19号线的一半（其实AWG的规律是N号线的截面积是（N-3）号线截面积的一半）。用22号线，我最多塞进去64-66根，尝试过4根一股并绕（16T每齿槽间隙）和3根一股并绕（22T每齿槽间隙）。用0.9的线，单根绕，每个齿槽间隙内顶多塞入32-33根，33根有点难。
但是如果用0.64mm的线，和蝎子常用的0.29mm的线（29号），那槽满率肯定是0.64的好很多。而且线太细，必然很多股，线圈层数比较多，这都将降低实际的winding factor。单层线圈绕出来的才是对于这个N，P组合最大的理论winding factor。由于我个人感觉，线径超过1.0mm的话，线比较硬，很难拉平，或者压平；0.9mm的对我来说差不多是极限了。但是由于0.64mm的线绕出来和0.9的槽满率差不多，因此我也就比较钟情于0.64mm的线，偶尔使用0.9mm的。除非对定子很大的，比如5340的定子，我想我下一次如果再绕的话会选择尝试比0.9mm更粗的线（之前我的两个5340都是用多股0.64mm绕的）
还有个问题想请教下：这个套件的确比较诱人，但是据老板介绍，貌似轴承外直径略小于定子固定底座的内孔径，而定子固定底座的外径有稍小于定子的内孔径。而老板也说了这个气隙差不多可以达到0.2mm。因此我也想了解下这些“间隙”到底有多大？能顺利安装吗？谢谢。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-6-10 05:17 编辑 ]

jxzyt31

学习了 感谢楼主

摩天轮1111

我的线是线径0.55，不算皮，无氧铜的线比较软了，至于地3层是还可以，但是对于Kv这个不需要了，对于绕法上7转3的这层线很难过，除非每次3槽19完成了，再同时补绕，美观上差很多