电机绕线贴（Rcgroups/modisc）

keke899

各位都可以通过实验证明我的结论正确与否，这个太容易了，假设这里有500个人看贴，喜欢diy的有50人，有10人有条件做测试，其中有1人乐于发帖。这便得到你所谓的参考文献:em19:

modisc

另外刚刚在看文献的时候，还发现几个比较有意思，也符合我之前经验的现象：一个是关于各种电机介绍和比较优缺点的文章：http://www.insightautomation.cc/resources/literature/Motorized%20Roller%20Primer.pdf
比如无刷和有刷电机，有铁芯无刷和无铁芯无刷：似乎结论是无铁芯的无刷内转子最好，呵呵。。。
本文中还提到无刷电机的制造和组装过程，可能对有些想自己做无刷电机的有一定的指导意义，甚至包括一个无刷电机各部件的耗费比例（截图）。。。

另一篇文献指出似乎内转子无刷比外转子无刷的铁损要低：http://eprints.whiterose.ac.uk/872/1/zhuzq14.pdf

都是已发表的SCI收录文章，应该能作为比较好的参考。有兴趣的可以自己看下全文，我只是粗略的看了下，可能看的比较片面。有疑问的都可以拿来讨论，不过毕竟比较理论，指导实际操作的意义可能不是很大，但是能提供很多观点和思路。

这里再次重申一点，自己绕电机，不是为了省钱。。。

记得在Rcgroups上看到有团购0.1mm定子矽钢片的，好像是0.2欧元一片。。。贵啊，哈哈

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-10 17:27 编辑 ]

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-10 17:08 发表
各位都可以通过实验证明我的结论正确与否，这个太容易了，假设这里有500个人看贴，喜欢diy的有50人，有10人有条件做测试，其中有1人乐于发帖。这便得到你所谓的参考文献:em19:

我这个人也不太喜欢强辩，还是比较喜欢用事实说话，否则就比较低俗了，和在菜市场讨价还价无差。
发帖也是希望提供自己的经验或者别人的经验供大家参考，希望对有共同兴趣的人有帮助。当然，发表个人观点之前我还是会确保是自己的亲身体会，并经过了重复试验；或引用他人观点时也确保是受到较多人认可的。这样也是避免给大家造成误导。

keke899

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。

keke899

无铁芯电机，为什么没能得到大力推广，我是这么看的： 一个是结构强度问题，一个是转矩相对铁芯电机偏小，低速高扭在无芯电机应该没优势，无芯电机的优势在高速段。 对于目前高性能90%以上效率电机来讲，无芯电机优势并不突出。

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-10 17:46 发表
无铁芯电机，为什么没能得到大力推广，我是这么看的： 一个是结构强度问题，一个是转矩相对铁芯电机偏小，低速高扭在无芯电机应该没优势，无芯电机的优势在高速段。 对于目前高性能90%以上效率电机来讲，无芯电机优势 ...

Slotless motors have the following advantages when compared to conventional
slotted motors:
- Higher speeds: since there is no iron core in slotless motors, the
inductance is very low and this feature allows the current to get into the
windings very fast.  For this reason, slotless motors are ideal for high
speed applications. It is not uncommon for slotless motors to run at speeds
between 10,000 to 100,000 RPM.
- No cogging at low speeds:  since there are no teeth in the lamination stack,
there are no detent (preferred rotor position) or cogging. This makes the
slotless motor ideally suited for very low speed applications requiring very
smooth rotation without cogging.
- Higher efficiency:  Since slotless motors have lower “iron” losses with the
absence of an iron core, the efficiency of a slotless motor can be higher.
The main disadvantage of slotless motors is cost. Since the air gap out of necessity to fit
the windings in a slotless space is higher, more magnet material (the single biggest cost
item in a brushless motor) is needed for the magnetic flux to traverse the larger air gap. In
addition, the manufacturing challenges of making a rigid winding structure with no
lamination slots and teeth to contain the magnet wires, are non-trivial and require
specialized machines and higher labor.
大家自己谷歌一下。

SCI收录的文章可不是毕业论文啊，呵呵

keke899

楼主的专业应该学的不错，因为一些医学术语，药名都用西文表达。楼主英文很好，所以专业应该也比我好 :loveliness:   我也是医学专业出身，相比你感觉惭愧

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-10 17:35 发表
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 ...

这个公式你可能没看到，呵呵。详细描述在这里：《Analysis of a PM Machine with Soft Magnetic Composites Core》https://eeweb01.ee.kth.se/upload ... EE-EME_2004_012.pdf
别说这个是毕业论文哈，嘿嘿

心在中天

原帖由 keke899 于 2012-4-9 23:45 发表
这个问题之前我已经谈过， 永磁无刷电机的铁耗，只跟永磁变化磁场有关，跟电流产生的方波磁场无关。要了解具体答 案可翻阅些电机教材。

从你写的可以看出你对电磁基础理论的肤浅。本不想多说，你自己看看你的每个回帖，是多么的肤浅与霸道，要么口出粗言，要么强词夺理、不懂装懂偷换概念，总是以教训人的口气说话，好好的技术讨论贴被你弄成一场骂战。

keke899

原帖由 modisc 于 2012-4-10 17:52 发表

Slotless motors have the following advantages when compared to conventional
slotted motors:
- Higher speeds: since there is no iron core in slotless motors, the
inductance is very low and this ...

楼主 无槽电机和无铁芯电机是2码事，现在多数用的2极电机就是无槽电机，但是有个环形铁芯，并非真正意义无铁芯电机 。:em03:

keke899

原帖由 心在中天 于 2012-4-10 18:15 发表

从你写的可以看出你对电磁基础理论的肤浅。本不想多说，你自己看看你的每个回帖，是多么的肤浅与霸道，要么口出粗言，要么强词夺理、不懂装懂偷换概念，总是以教训人的口气说话，好好的技术讨论贴被你弄成一场骂战 ...

我觉得你发帖的动机并不是真正来讨论，我觉得发帖前都应该反思，对错我觉得你我心里都有数。我并非电机专业，没有严格的专业术语，所以讲的都是些浅显易懂的方便大家理解的论语。我说的不一定100分100对，但是你拿一些根本不客观的来说就是你的不对了  。要不我们来点评下，各有多少错误的论断？或者让大家来点评都是不错的学习方法:loveliness:

[ 本帖最后由 keke899 于 2012-4-10 18:45 编辑 ]

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-10 18:16 发表

楼主 无槽电机和无铁芯电机是2码事，现在多数用的2极电机就是无槽电机，但是有个环形铁芯，并非真正意义无铁芯电机 。:em03:

In a slotless (also referred to a coreless) motor, there are no slots or teeth at all in the
stator. The stator laminations are simply which steel rings stacked together to form
the stator stack. The winding wires are held together by glue or polymer molding to
give the windings shape, form and rigidity.   The windings are in between the stator
steel ring and the rotor. Since space must be allowed in the air gap in slotless motors
is generally larger than in slotted motors.  The manufacturing of the winding structure
is a non-trivial exercise and a lot of thought and efforts has to go into the reliability of
the winding structure, especially with the inevitable heat generated under load.

我错了，我还是直接说slotless就好了，口误啊。。。呵呵。

keke899

楼主对无槽电机感兴趣？   是出于效率还是？  无槽电机要是材料好，绕组工艺成熟，做出来的电机是不错的。

348826281

关于铁损的定义、计算公式。
最终的那个公式用的是≈，近似等于，对不同电机会有差异，但不大



理论上，空载时气隙磁场确实只是励磁磁场，文中说的是有刷直流电机（定子励磁），所以就是永磁体的磁场


负载时气隙磁场是永磁体磁场和绕组磁场的合成


绕组磁场在一些地方加强永磁体磁场，在另一些地方削弱永磁体磁场，总量保持不变。
但加强磁场时遇到饱和，削弱时没遇到饱和，导致加的少、减的多，磁场总体就减弱



书本的封面


总体来说keke899的发言是正确的，但态度不好

348826281

原帖由 modisc 于 2012-4-10 17:52 发表

Slotless motors have the following advantages when compared to conventional
slotted motors:
- Higher speeds: since there is no iron core in slotless motors, the
inductance is very low and this ...

在书上看到，slotless电机的绕组电感小，用PWM调速的话会有较大的电流波动


电流波动就会产生损耗

书


模型的esc不是很好，所以不能完全发挥slotless电机的优势。
如果一直是满功率输出，可以考虑

个人认为电机的扭矩上限由永磁体磁场决定，而功率＝扭矩×转速，扭矩被上限限制了就可以增大转速提高输出功率。所以相同大小的外转子电机，直升机用的高kv电机就比低kv的固定翼电机功率大。slotless电机比外转子电机更适合高速，所以slotless内转子电机配上减速器是大功率的首选配置（资金允许时），F5B好像就是这样，爬升的时速可以轻松过100。

技术贴必沉，

[ 本帖最后由 348826281 于 2012-4-10 21:06 编辑 ]

modisc

原帖由 348826281 于 2012-4-10 20:43 发表


在书上看到，slotless电机的绕组电感小，用PWM调速的话会有较大的电流波动
1004635

电流波动就会产生损耗
1004636
书
1004637

模型的esc不是很好，所以不能完全发挥slotless电机的优势。
如果一直是满 ...

中文书籍看的还是清楚许多。里面确实涉及频率，明确指出是磁场变换频率。对于交流变压器来说，磁场变换频率就是交流电的频率咯。对于电机而言，那就是电调三根电机线中交流电的频率咯。那不就是电子转速。。。此书中的公式和我查到文献中的公式大同小异嘛，呵呵

关于这个slotless电机的介绍，咋截图书里面提到“定子无铁空心杯”电机？其实我是有点不太懂slotless电机为啥定子也要用环形的矽钢片做成外壳，为了降低涡流？直接用桶装铁外壳就会有很大涡流？矽钢片存在的意义主要是为了作为一个磁载体，聚磁吧？还有就是这个书里面总是提直流电机，没说是无刷电机还是有刷电机。两个电机在运作性能方面好像区别有点大。

modisc

个人认为电机的扭矩上限由永磁体磁场决定，而功率＝扭矩×转速，扭矩被上限限制了就可以增大转速提高输出功率。所以相同大小的外转子电机，直升机用的高kv电机就比低kv的固定翼电机功率大。slotless电机比外转子电机更适合高速，所以slotless内转子电机配上减速器是大功率的首选配置（资金允许时），F5B好像就是这样，爬升的时速可以轻松过100

对于某无刷电机而言，电流是随外负荷增大而增大，转速保持基本一致，因为负荷大，输出功率大。【RPM = Kv * (V - Vloss)，Vloss = Iin * Rm。转速随电流增大稍有降低】
某无刷电机的做功上限是热上限。
大功率情况下，就主要是铜损了。RI^2。这个最大电流的数值决定了电机最高能输出多大功率。
但是考虑到航模无刷电机的特殊性，还要考虑另一个很重要的最大功率决定因素：冷却。冷却效果好的，线圈能耐受的电流就更大一些，或时间更长一些。比如涵道电机，那些电机往往都是远超过额定功率在工作了，但是由于风冷效果太强，所以还能在不烧坏电机的状态下工作。

综合上面几点应该可以看出：热上限是最终输出功率限定因素，而热的产生有铁损加铜损，大负荷下主要先考虑铜损，也就是线圈能耐受电流的上限就是输出功率限定因素。比方说一个Kv1000的电机，线圈能耐受电流最大100A，电机线圈电阻Rm为10毫欧。那根据“RPM = Kv * (V - Vloss)，Vloss = Iin * Rm”，如果在输入10V电压下，增加外负荷，使电流到了100A，转速 = 1000 X （10 - 100 X 0.01) = 9000转。
这个公式告诉我们几方面信息：
1，在10V电压下，这个使电流到100A的这个外负荷就是最大负荷了，再高就要烧线圈了。
2，由于电机线圈本身是个比较小的数值，通常是以毫欧为单位的(比如蝎子HK-4035 800Kv，Rm=0.014欧),因此随外负荷的增大，电机的转速一般不会降低太多。
3，每个电机的效率（输入与输出功率之比），在某个负荷下（比如带某个尺寸的桨），都有一个最佳效率的电流范围（比如在40-50A范围，效率可到85%）。若超出此范围，即比如换了过大的桨，而输入电压不变，那电机的效率将不如之前。比较直观的例子就是看涵道风扇，有时候到了一定的推力上限了，你再增加一点点推力，那输入功率得上去好多。


转矩常数：Torque constant: Kt=Kb x 1.345，Kb = Voltage constant (Volt/1000 RPM)

这里有些直流无刷电机的常用公式（rcgroups里的顶置贴）：http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=587549

Efficiency

Motor Efficiency = Pout/Pin
Pout = (Vin - Iin * Rm) * (Iin - Io)
=======
Motor Kv

Kv = RPM / (Vin - Vloss)
Vloss = Iin * Rm
=======
Motor RPM

RPM = Kv * (V - Vloss)
Vloss = Iin * Rm
=======
Watts

Watts = V * Iin
Alternately P=I2R (P = I x I x Rm)
=======
Stalled Motor

Istall = Vin / Rm
=======
Torque constant

Torque constant: Kt=Kb x 1.345
Kb = Voltage constant (Volt/1000 RPM)
=======
Torque Loss

Torque = Kt * (Iin - Io)
=======
Termination

Wye = the number of winds you have performed
Delta = divide the number of turns by 1.73

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-10 23:34 编辑 ]

modisc

我这个本不是技术贴，呵呵，只是想分享一下电机绕线的知识和方法，以及个人经验，和澄清一些误区：比如可能不是所有人都知道N和P的数值是如何确定的，根据什么确定的，哪种N P组合最好，意义何在等；
比如可能很多人以为绕线是为了省钱，废物利用，其实绝非如此。。。我前段时间热血，买了个全新的蝎子ＨＫ－３０２６拆了重绕，现在想想有点过了。不过绕线绝不是为了省钱，记得上次绕好一个蝎子４０２５用了我至少８个小时。。。断断续续的哈
比如绕线有很多技巧，其中这里介绍了一种适用于所有Ｎ和Ｐ组合的单方向单线圈绕线方法，包括其优缺点。
比如多股细线和单根粗线各有啥优缺点。。。

等等

算不上技术贴，应该是应用贴吧，呵呵

keke899

原帖由 modisc 于 2012-4-10 23:08 发表


对于某无刷电机而言，电流是随外负荷增大而增大，转速保持基本一致，因为负荷大，输出功率大。【RPM = Kv * (V - Vloss)，Vloss = Iin * Rm。转速随电流增大稍有降低】
某无刷电机的做功上限是热上限。
大功率 ...

电机功率其实可以很大，但是这是有限制级的，没错就是温度，功率越大升温越快，使用时间越短，天蝎电机看似功率很大，因为能耐受更高温度。最佳效率点，其实有无数个，电压不同，最佳效率点位置不同，效率点的位置也就是铜耗近似于铁耗的位置。电压越高，效率点要往后移，功率也越大，但有个前提，因为转速越高越需要良好的机械性能，这是外转的一大考核。

keke899

对于绕线，我认为没有固定标准，哪种绕线能达到最大槽满率的就是好的绕线，但是不能一味最求槽满率而导致绕线质量下降，脱漆或短路那就得不尝试了。