电机绕线贴（Rcgroups/modisc）

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-11 08:07 发表
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。

槽满率的确是最关键的绕线因素。
但是还有以下几点要考虑：
1，如果能选择磁槽数和磁极数，就是N和P，我个人还是最喜欢12N10P。1楼的一个链接说的就是N和P以及winding factor的关系。12N10P和12N14P两个的winding factor都是12N定子中最高的（高于12N8P，12N16P）。我个人比较喜欢转速高的，所以倾向于12N10P的电机，比如蝎子HKIII系列。固定翼的话没办法，基本上都是清一色的12N14P，不过反正转速就高不起来。
winding factor越高越好，但是和电机的实际效率没关系。winding factor可以理解为电机的潜能，就是对某线圈/某永磁磁场的最大利用率。许多内转子目前都是12N4P，winding factor只有0.5，但是照样实际效率很高，包括Neu等名牌内转子电机。
而实际上N和P通常是无法改变了。所以我也是喜欢收集现成的12N10P或12N14P的电机。
2，其次是线圈裸露在外的表面积大小，这个和散热能力直接相关。虽然我自己绕的电机（用的基本是0.64mm的线，3-8股不等），槽满率已经接近或稍超过Powercroco的单根单层粗线绕线了，但是散热能力肯定是远不及单根单层粗线的。单根粗线要求太高，容易搞短路。特别是绕裸定子的蝎子，要自己搞绝缘纸的。
3，槽满率其实也和winding factor一样，有点像是决定了电机的潜能，但是槽满率主要是降低线圈电阻，使之能耐受更高电流。槽满率一般的电机实际效率也可以不错，比如蝎子的原厂绕线，那个槽满率其实真的比较低，用的线太细了。。。我自己绕的蝎子通常至少超过原厂线圈的20%，最大的甚至50%。但是最佳效率的功率范围可能就要低于槽满率高的电机了。另外这里分享一下，蝎子原厂绕线里面包含一些“跨越”在两齿槽之间其他不相关齿槽上的线圈：crossing-over turns，来让定子底部漂亮些。这些crossing over turns对电机Kv是有影响的。所以实际上对蝎子HK系列（12N8P），标为8 turns的蝎子，其实相当于10 turns的Kv（就是加上2），这个我绕了3个蝎子HK了，4035和两个4025，都是这个结论。蝎子其他系列没弄过，不清楚。另外蝎子指的圈数是每个齿槽间隙中的根数，不是绕在每个磁槽上的圈数。这个标法是很正确的，因为Kv只和每个齿槽间隙中的根数相关：比如所谓5T+7T，指的就是一个齿槽上绕5圈，相邻一个齿槽上绕7圈，电机就是12T。这个电机如果绕成6T+ 6T，Kv是一样的。我甚至做过极限试验，就是对12N8P的电机，采用A-B-C-A-B-C绕法，就是12个齿槽，只有相间隔的6个上绕，比如绕8圈。而传统的ABCABCABCABC绕法，每个齿槽都绕4圈。两电机Kv十分接近。这个试验是原创了http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1551928；http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1556838。想法源于LRK和dLRK。

keke899

槽满率对效率的影响是不能否定的，槽满率直接决定内阻大小，跟电机铜耗挂钩。 你不能说铁耗大小跟效率没关系吧，  只是槽满率相差不大的情况下对效率的影响是有限的，察觉不到 甚至可以忽略。 但在极限运作下就不能忽视了。 kv 就是跟每项绕组的总圈数挂钩，不管你在1槽还是2槽各绕多少，KV就与他们之和相关，1槽绕5圈，2槽绕6圈，也可以表示为5.5圈，半圈的数值就是这么来的。

[ 本帖最后由 keke899 于 2012-4-11 10:44 编辑 ]

keke899

对于 12N10p  我倒是有个更好的绕线顺序提供给你  ，请看 所有槽同一方向绕制,样色一样的为一相

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-11 11:18 发表
对于 12N10p  我倒是有个更好的绕线顺序提供给你  ，请看 1005237 所有槽同一方向绕制,样色一样的为一相

这个的确可以转。但是winding factor只有0.80801. 比“AabBCcaABbcC”还是差啊，这个传统dLRK的绕法winding factor是0.93301了。
12N14P或12N10P的最佳winding factor是LRK绕法：A-b-C-a-B-c-，达到0.96593.我还没看过比这个还高的winding factor.

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-11 12:33 编辑 ]

348826281

原帖由 modisc 于 2012-4-10 22:55 发表


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。

外壳用整体还是叠片不好说，估计是结构强度或者工艺决定的吧？
矽钢片好像可以降低磁路的磁阻，让气隙磁场更强，具体请参考《航空模型》2012年4期，太阳能飞机的那篇，有计算机分析的图片。
第一本书里是有刷电机，第二本是无刷的。在我看来是一回事，只是形式变了，磁路没变

modisc

原帖由 348826281 于 2012-4-11 12:31 发表


外壳用整体还是叠片不好说，估计是结构强度或者工艺决定的吧？
矽钢片好像可以降低磁路的磁阻，让气隙磁场更强，具体请参考《航空模型》2012年4期，太阳能飞机的那篇，有计算机分析的图片。
第一本书里是有刷电 ...

直流无刷电机使用电子换向，电子换向速度（频率）一定，电机转速恒定；外负荷增加，电流增加，转速仍基本保持恒定。
直流有刷电机靠的是机械换向，达到稳定速度靠的是反向电动势的平衡。。。
我总感觉两者差距挺大。。。当然，基本物理原理还是靠线圈产生的磁场与永磁体的磁场相互排斥造成电机转动咯。

348826281

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 ...

那些公式比较迷惑人，电机是把电能转换为机械能，输入就应该是电功率（电压×电流），输出机械功率（扭矩×转速）。那些公式变形后就是


这是在外文的论文上看到的，内阻是指电机任意两根引出线间的电阻。公式（2－29）是假设空载电流保持不变，有近似的成分，其他公式都有准确的物理意义。对全油门的电机，可以直接使用上述公式。没开全油门的，算不准

好像变形后求效率的峰值，在铜损=铁损时效率最大

348826281

原帖由 modisc 于 2012-4-11 12:40 发表

直流无刷电机使用电子换向，电子换向速度（频率）一定，电机转速恒定；外负荷增加，电流增加，转速仍基本保持恒定。
直流有刷电机靠的是机械换向，达到稳定速度靠的是反向电动势的平衡。。。
我总感觉两者差距挺 ...

也许用的esc不一样，我只有最早的towerpro的esc，控制驱动电流的占空比，转速由电机和负载决定，能转多快转多快，直到电势平衡，上限是esc处理器的速度。

[ 本帖最后由 348826281 于 2012-4-11 13:09 编辑 ]

cbr7650

A-b-C-a-B-c-，达到0.96593
我看到只绕了6个线圈啊，其他6个怎么办？

modisc

好像变形后求效率的峰值，在铜损=铁损时效率最大

你这句话可能会成为经典！看了之后有种茅塞顿开的感觉。

空载时，铁损占损耗主导；带上负荷了，电流大起来了，铜损就开始变大。
空载时，有输入功率，因为有电流，但是几乎没输出功率，全是损耗功率去了（如果不考虑摩擦做功的话，其实摩擦做功此时应该看成输出功率，但近似认为忽略）。因此空载时效率近0.
效率应该是在0-1之间变动的平滑曲线（抛物线），而且应该有且仅有一个峰值，既然起点是0，那效率数值必然随着曲线后移（就是增加负载）而增大。
因此，综上所述，随负荷慢慢增大，铁损增大较慢，与电流呈正比（意淫）；铜损因电流增大而增大，但是与电流的平方呈正比（这是定论，非意淫）；效率也在慢慢增大。
如前所述，效率曲线是抛物线，到了峰值就要往下掉了。
这时候意淫一下，显然到某个点，铜损得赶上铁损了，那刚好是铜损增大到与铁损相同时，效率达到最高？
这个很有意思，麻烦哪位高手明确下这个。

modisc

原帖由 cbr7650 于 2012-4-11 13:30 发表
A-b-C-a-B-c-，达到0.96593
我看到只绕了6个线圈啊，其他6个怎么办？

其他6个凉拌，呵呵。。。


其他6个其实不用办，因为已经没地方绕线了。这其实是LRK的优势之一，就是绕线方便，可能能够塞入更多圈的线，尤其是在尺寸比较小的电机上。但是也是缺 陷，因为绕线的层数太多，太厚了，有效导线长度其实短于实际导线长度。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-11 13:37 编辑 ]

keke899

原帖由 348826281 于 2012-4-11 12:31 发表


外壳用整体还是叠片不好说，估计是结构强度或者工艺决定的吧？
矽钢片好像可以降低磁路的磁阻，让气隙磁场更强，具体请参考《航空模型》2012年4期，太阳能飞机的那篇，有计算机分析的图片。
第一本书里是有刷电 ...

用矽钢片是必须的，因为一样是扮演定子角色，用正块铁筒，那真的是成电磁炉而不是电机了

modisc

首先引用一段Christian Lucas对LRK的一段描述：他便是LRK中的＂L＂
http://www.rcgroups.com/forums/s ... 487230&postcount=35


刚回复的一个有趣的观点，就这两天才发现的东西，很有意思：原文（帖子最后一楼）：http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1556838&page=3译文：
非常有趣的发现绕组因数。杰克，我的灵感来自你找出LRK实际上有较高的绕组比dLRK因素。

对于所有定子有一个偶数齿（我们知道牙齿的数量是3的倍数），因此，换句话说，所有定子的齿数是6的倍数（例如，6N，12N，18N， 24N，...），它是所有可能做的线圈绕组每其他牙齿上，而不是传统上所有齿缠绕。
例如，在这个线程中，我实际上是张贴，12N8P 6Coil绕组行之有效。传统，12N8P电机作为ABCABCABCABC嗦，但ABCABC也是行之有效的，它是在这里显示（http://www.powerditto.de/bewicklungsrechner.html），他们实际上具有相同的绕组因数。
是为12N10P或12N14P dLRK，所有12个牙齿与线圈缠绕，而在LRK牙齿中，只有6嗦为ABCABC的。
令人惊讶的是，杰克发现，使用上述网站，LRK绕组的因素，甚至是比dLRK更高的。

然后，我测试的的18N定子绕组，和24N定子绕组。对于18N定子，绕组每一个其他的牙齿给同一绕组，绕组所有的牙齿。但是，为24N定子，类似的现象显示，其他牙齿绕组每产生较高的绕组绕组的所有牙齿比的因素！

这似乎为定子这是可能的风每齿（齿数是6的倍数，让我们说的这样一个定子齿的数量是“6吨的”T = 1,2,3,4 ...... ，磁铁的数量是x，其中x是相应的偶数），“3T的”N“X的”P计划清盘后，清盘所有其他的牙齿，但添加一个“ - ”之间的每两个“字母” ，蜿蜒的因素将是至少相同，甚至比绕组绕组计划“6吨的”N“X”体育齿高
我发现，定子的数目是12的倍数时，所有其他的牙齿绕组的绕组系数将高于清盘所有的牙齿。在其他情况下，蜿蜒的因素有两个相同的。

例如，24N22P的电机：
常规绕组方案是AaAabBbBCcCcaAaABbBbcCcC的，绕组系数为0.94947
绕组作为12N22P的计划，该网站的搜索会给你：AAbbCCaaBBcc，绕组系数为0.25（它吮吸）
然后更改清盘计划，通过添加一个“ - ”每个字母后，使其AAbbCCaaBBcc，蜿蜒的因素变为0.95766

它似乎是12N定子的LRK有有史以来最高的绕组因数：0.96593，杰克发现在该网站：http://www.powerditto.de/bewicklungsrechner.html










[ 本帖最后由 modisc 于 2012-6-16 13:31 编辑 ]

keke899

原帖由 modisc 于 2012-4-11 13:31 发表


你这句话可能会成为经典！看了之后有种茅塞顿开的感觉。

空载时，铁损占损耗主导；带上负荷了，电流大起来了，铜损就开始变大。
空载时，有输入功率，因为有电流，但是几乎没输出功率，全是损耗功率去了（如 ...

现在意识到也不迟，明确了铜损和铁损的计算方式，下来电机的效率就很容易求出了

keke899

348826281

原帖由 modisc 于 2012-4-11 13:31 发表
空载时，铁损占损耗主导；带上负荷了，电流大起来了，铜损就开始变大。
空载时，有输入功率，因为有电流，但是几乎没输出功率，全是损耗功率去了（如 ...

假设损耗里只有铜损和铁损，铜损功率=I*I*r，剩下的都是铁损。
用上面的公式就得到这张图。公式变形成 “效率＝f(n)”的形式后，对n求导，也是相同结论

这图的电机参数是XXD 2208 1100kv

[ 本帖最后由 348826281 于 2012-4-11 19:20 编辑 ]

348826281

原帖由 keke899 于 2012-4-11 13:52 发表
现在意识到也不迟，明确了铜损和铁损的计算方式，下来电机的效率就很容易求出了

莫非老大用 I×I×r 计算铜损，用   空载铁损×（实际转速/空载转速）^1.3 计算铁损，由总损耗得到效率？和实测数据吻合的好吗？

[ 本帖最后由 348826281 于 2012-4-11 22:11 编辑 ]

keke899

我用功率分析计 +  简易测功机 测输出扭力和转速，结果是吻合得很好的

modisc

原帖由 keke899 于 2012-4-11 14:02 发表
1005400

LRK是比较古老的绕法了，现在基本上被dLRK取代。不过有些老外还真是钟情于这个LRK，这个老人家72岁玩航模，呵呵。
这个LRK的winding factor我还是前几天才知道，主要之前不知道怎么用那个绕线图网页的高级模式，可以手动输入绕线公式的。据这个老外说，两个相同电机，分别用LRK和dLRK绕，Kv相同，LRK的扭矩要大一些。。。估计还是这个winding factor.

sgx51100

你怎么那么多电机