电机绕线贴（Rcgroups/modisc）

lll8 · 发表于 2012-4-15 16:08

技术贴

modisc · 发表于 2012-4-16 20:57

原电机数据：
Cobra C-4130/12 Motor Specifications

Stator Diameter ................................... 41.0 mm (1.614 in)
Stator Thickness .................................. 30.0 mm (1.181 in)
No. of Stator Arms ....................................................... 12
No. of Magnet Poles ...................................................... 14
Motor Wind .................................................. 12 Turn Delta
Motor Kv .................................................... 540 RPM / Volt
No-Load Current (Io) ........................ 1.85 Amps @ 20 Volts
Motor Resistance (Rm) Per Phase ..................... 0.029 Ohms
Motor Resistance (Rm) Phase to Phase ............. 0.019 Ohms
Max Continuous Current ....................................... 65 Amps
Max Continuous Power on 5S Li-Po .................... 1200 Watts
Max Continuous Power on 6S Li-Po .................... 1440 Watts
Max Continuous Power on 8S Li-Po .................... 1920 Watts
Weight .............................................. 398 Grams (14.04 oz)
Outside Diameter .................................. 49.8 mm (1.961 in)
Shaft Diameter ..................................... 6.00 mm (0.236 in)
Body Length ......................................... 61.8 mm (2.433 in)
Overall Shaft Length .............................. 84.5 mm (3.327 in)

绕线数据：2股0.64mm，32 turns 每齿槽间隙。单齿槽单方向绕线。20V空载电流1.45A。其他还没测试，新买的轴承还没到。
接线方法：dLRK half parallel delta:

该绕线得出的Kv相当于4股0.64mm，16T，dLRK delta接线。

槽满率计算：（线径和相应截面积参考这里：http://diyaudioprojects.com/Technical/American-Wire-Gauge/）
原电机：9股0.36mm，12T每齿槽间隙。每齿槽间隙铜截面积：9 X 12 X 0.102mm^2 = 11.016mm^2
重绕后：2股0.64mm，32T每齿槽间隙。每齿槽间隙铜截面积：2 X 32 X 0.326mm^2 = 20.864mm^2
增多89.4%。。。这个数字有点假。。。哎

绕线方法是每个齿槽一股线，同方向绕。这样得出24个线头。然后按照dLRK half parallel delta进行接线。
绕线时不是绕完一个再绕下一个。比如每个齿槽上共16圈。
1，先在每个齿槽上绕两层，共11圈。
2，然后每间隔一个齿槽绕4圈。比如1,3,5,7,9,11，绕四圈。
3，然后再在2,4,6,8,10,12上绕四圈
4，最后按顺序绕完每个齿槽最后一圈，一个压一个，这样前一个齿槽上的出口线头都被后一个齿槽压在里面，可确保线不容易松动。
该方法比较类似单根粗线的zip-zag绕法，即最后一圈是一个压一个的绕。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-16 21:21 编辑 ]

keke899 · 发表于 2012-4-16 21:24

楼主千万别和原厂的绕线较劲，你懂的只有自己绕的才是最好的 :loveliness:http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=276742&highlight=

[ 本帖最后由 keke899 于 2012-4-16 21:32 编辑 ]

cbr7650 · 发表于 2012-4-17 00:37

这个绿色的是什么漆，绝缘漆吗？

modisc · 发表于 2012-4-17 07:05

原帖由 cbr7650 于 2012-4-17 00:37 发表
这个绿色的是什么漆，绝缘漆吗？

是绝缘漆。好像是粉末喷漆，具体不太懂。
一般大多数电机的定子都已经这样做好了绝缘处理，裸定子的我只见过蝎子的，裸定子很麻烦，要自己用绝缘纸。
这玩意耐高温（我取定子时加热到过350度，漆本身一点反应都没有，铁芯倒是有点变色了，得用WD-40或者用指甲油刷一下，防止生锈），机械强度比较大，只要不是刻意用尖锐物去刮，一般不会掉。能耐受绕线时比较大的挤压力。

蝎子4025的裸定子：注意定子齿槽头部形状，据说能更好的聚磁。但是本人亲自体验过：蝎子40XX的定子，齿槽间隙中顶多塞下50根0.64mm的线。但是AXI，cobra，pulso还有国内仿的许多牌子，41XX的定子，最多能塞下66-68根0.64mm的线。

[ 本帖最后由 modisc 于 2012-4-17 07:09 编辑 ]

VTOL · 发表于 2012-4-17 11:10

原帖由 modisc 于 2012-4-6 21:16 发表
关于用单根线还是多股线好，简单来说，理想中的绕线是：单根单层线圈，满足最大铜充盈率。也就是说，理想中的单线的直径是定子两齿槽内侧间距的1/2。

单根线绕线的优缺点：
铜充盈率可达最大（若线径合适）
表面 ...

关于这个说法有待商榷！

modisc · 发表于 2012-4-17 17:45

原帖由 VTOL 于 2012-4-17 11:10 发表

关于这个说法有待商榷！

绕了这么多电机，从槽满率来看，的确用多股0.64mm的线可以实现非常高的槽满率，与单根粗线在这个方面是可以媲美的。并且可以负责任的说，我用0.64mm的线比用0.4mm以下的多股线绕线，槽满率是绝对要高的，不管你绕0.4mm以下的线有多整齐。这有几点原因：1）0.64mm的线已经算比较软，可以比较完美的压平。2）粗线和细线的截面，排列在同一个局限的面积内，粗线的总面积肯定是要大于细线的，这是也是因为细线不可能都排列的像蜂巢那样完美。这个可以自己作图看看。
但是必须承认的是，与单根线相比，多股细线的散热情况肯定是要差蛮多的。这也是不争的事实。

其他的可能还是有待讨论，因具体情况而异。

modisc · 发表于 2012-4-20 12:23

关于铁损和什么因素相关的问题已有人做出了试验，感谢来自rcgroups的Bruce Abbott：原帖地址：http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1630005#post21382409Yes. That is why high Kv outrunners designed for helis and EDF have fewer magnets.

To see exactly what affect changing from 14 to 10 magnets on the same 12n stator would do, I ran a Himodel 2212-6T 2200Kv outrunner with no load, both stock (14p) and with a rotor from the 2700Kv (10p) version. The results were:-

14p: 7.0V, 1.85A, 13.0W, 14250rpm
10p: 7.0V, 2.03A, 14.2W, 18271rpm
14p: 9.0V, 2.20A, 19.8W, 18256rpm (raised voltage to get same rpm)

Using the the 10p rotor reduced no-load power consumption (at the same rpm) by 28%.

可以看出铁损和电子转速相关，实际转速相同的两个除磁极数以外、其余均相同的电机，磁极数高的电机铁损高，因为其电子转速高。

关于“当铜损=铁损时，电机效率达最高”也得以多方证实，感谢本论坛的348826281和rcgroups的Bruce Abbott
如此一来，便可以在实际操作之前，估算出某电机在某电压下，达到最大效率的电流值，具体方法是：
1，某电压下，如20V，驱动电机，空载，测出该电压下的空载电流，比如是2A，那么铁损大约就是20V X 2A = 40W
2，估算电机的电阻Rm
3，根据铁损 = 40W = I^2 X Rm，计算出I的数值。这便是理论上估计出的最大效率电流值。

关于电机的Rm，除了用专门工具测量和计算外，可以通过参考天蝎星的电机数据来进行推算。天蝎星电机各个型号都将Rm值标明的很清楚，包括绕线圈数和所使用的线。通过参考与你的电机尺寸相近的天蝎星电机的Rm值，再通过比较铜线截面积和长度（圈数），可估算出你的电机的Rm值。

举例：我自己绕的pulso 4120(定子尺寸）电机，4股0.64mm，16T，△接线。铜线截面积为4 X 0.326mm^2
同天蝎星S4020 16T比较（同为△接线)。铜截面积为：18 X 0.0509mm^2,Rm = 0.030 Ohms
天蝎星S4020-16T的数据如下：

Stator Diameter	40.0 mm (1.575 in)
Stator Thickness	20.0 mm (0.787 in)
No. of Stator Arms	12
Magnet Poles	14
Motor Wind	16 Turn Delta
Motor Wire	18-Strand 0.25mm
Motor Kv	415 RPM / Volt
No-Load Current (Io) @ 10 v	0.94 Amps
Motor Resistance (Rm)	0.030 Ohms
Max Continuous Current	70 Amps
Max Continuous Power	1500 Watts
Weight	304 Grams (10.72 oz)
Outside Diameter	48.9 mm (1.925 in)
Shaft Diameter	5.98 mm (0.235 in)
Body Length	46.15 mm (1.816 in)
Overall Shaft Length	78.40 mm (3.086 in)
Max Lipo Cell	6s
Motor Timing	5deg
Drive Frequency	8kHz

由于两电机都是16T delta，因此我的电机的Rm*近似为0.030 X （18 X 0.0509) / (4 X 0.326) = 0.021 Ohms （假设都是用的一样的铜材料）。
我的pulso 4120 4X0.64mm 16T delta在20V下空载电流约1.50A。于是20V下最大效率电流为1.5X20/0.021的平方根，约为37.8A。

cbr7650 · 发表于 2012-4-20 13:25

给力贴

keke899 · 发表于 2012-4-20 13:50

好 :em15: :em26:

keke899 · 发表于 2012-4-20 14:04

铁耗的本质是交变磁场已引起而不是电子换向决定，只要轴是转的就会有铁耗，虽然他们是同步，但要搞清楚主与次的关系。其他也算跟楼主保持一致:em00:

1987 · 发表于 2012-4-20 14:28

太深了，我看了买来后的电机后，发现还有很多空间可以绕上线

keke899 · 发表于 2012-4-20 14:41

另外楼主计算最佳效率电流没有多大实际意义，因为20V电压带载后转速会下降，负载不同转速下降不同，铁耗也不同，伴随的电流也不同，要算的也只能是实际效率。

modisc · 发表于 2012-4-20 14:44

原帖由 keke899 于 2012-4-20 14:04 发表
铁耗的本质是交变磁场已引起而不是电子换向决定，只要轴是转的就会有铁耗，虽然他们是同步，但要搞清楚主与次的关系。其他也算跟楼主保持一致:em00:

那数据不是我测出的，是rcgroups上一模友测试的。

keke899 · 发表于 2012-4-20 14:47

我不关心谁测出什么，我只说铁耗的本质：由永磁转子和转速共同决定

modisc · 发表于 2012-4-20 15:02

原帖由 keke899 于 2012-4-20 14:41 发表
另外楼主计算最佳效率电流没有多大实际意义，因为20V电压带载后转速会下降，负载不同转速下降不同，铁耗也不同，伴随的电流也不同，要算的也只能是实际效率。

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

转速下降的不会很多。比如一个Kv500的电机，Rm为0.02 Ohms，20V，带负载运作，电流50A，
空载20V转速10000rpm，此时的转速为500 x (20 - 0.02 x 50) = 9500rpm。转速才降低5%。

这样对最佳效率的计算，是为了在绕电机之前，或实际应用之前，得出一个某电压下最佳效率的大概电流范围。比如我绕的pulso4120,16T, kv510，带两根12X7劲旋风电动木浆拼接成的四叶桨，6S下电流大约60A。而通过上述对最佳效率的估算，最高效率电流大约在37A。如此一来就有一个大概的概念。当然，多数情况下电机不会在最佳效率电流范围内工作（有时可能很有用，比如四轴飞行器悬停时，应该最好做到在最佳效率范围内）。

这些都是给大家一个概念，大概知道自己的电机是在什么状况下运转，这样有助于了解该动力系统的潜力、缺陷和应该如何改进的方向。

许多情况下都是买来某尺寸或某Kv的电机，发现不合适，或效率太低；或者遵循厂家数据指示选购动力系统可以得到不错的效果，但还有提升空间；或者是自己想通过重绕线和配桨而找到更合适更匹配的动力系统。这个时候，预先了解一下这些知识是很有意义的。虽然我不太搞航模，只是比较偏爱这些风动动力系统，但是在这段学习过程还是觉得受益匪浅。这些也不过是我这几天看rcgroups和本论坛某些帖子得到的启发，感觉很多问题都变得清晰了。特别感谢348826281和rcgroups上对概念的提出和解释以及测试结果。

modisc · 发表于 2012-4-20 15:13

原帖由 keke899 于 2012-4-20 15:07 发表

。。。那你就把20改成19好了，呵呵。。。电池电压因负载电流太大降低，那是电池的因素。。。我只是打个比方20V。
我这么说吧，比如一个旧的6S的锂电，充满电快25V了，负载测试，电流60A，实际电压将到了20V。

这么说理解了吧，呵呵。。。讨论嘛，还是不要转牛角尖比较好，什么都那么执着就不是讨论了。我也是在这里有根有据的提出观点，有异议的我也希望能好好讨论一下，也是相互学习的过程。但是转牛角尖就学不到啥了，浪费文笔。