|
最近碰到一些模友问到接线方式。之前的帖子里面已陆续阐述,但可能不够集中,在此做个小结。以下纯属个人观点,玩电机的经验之谈(不是玩航模的经验),可能有错误的地方,仅供参考。
以下仅针对外转子电机的集中式绕组。
接线的方式基本分为两种:
1,星型接法/Y接法/star connection
2,三角接法/D接法/delta connection
两种接法跟电机本身的效率没啥关系,跟绕组系数也没关系,但有以下几点:
1,对同一个电机、圈数一定的情况下,D接法所获得的Kv值是Y接法的1.732倍;
2,三相无刷电机如果每个相都用一根完整的线来绕,最后将获得6个引线(3个线头、3个线尾),Y接法需要将3个线头或3个线尾焊接在一起形成Y接法的中心,就是Y-node,余下的3个引线作为电机引线;而三角接法就是按照对称原则,将线头-线尾两两连接,得到3个电机引线,比如A+&B-、B+&C-、C+&A-。由于没有了多余的Y-node,布线更为简洁干净一些,所以大多数航模电机都是用D。
3,ABC绕组指的是N:P比例为3:2的电机,比如12N8P、9N6P、3N2P等;非ABC绕组的电机,常见的比如12N10P、12N14P、20N18P等等。对于非ABC绕组的电机采用D接法,可能会在电机转子因惯性自由转动的时候产生一些线圈内的短路电流,比如表现为用手转动转子时可感到一定的阻尼,但这对电机被电调正常驱动时的性能无任何影响。即便如此,还是有一些高端的航模电机会倾向于采用Y接法,绝大多数工业上的采用集中式绕组(concentrated winding)的伺服电机采用的也是Y接法。但由于Y接法所获得的Kv值比较低,要实现和D接法一样的Kv、又保证较好的槽满率,就必须更换更粗的线、绕更少的圈数。而线径过粗会显著增加绕线的难度、超过2mm左右的线径还可能需要考虑集肤效应(skin effect),因此这时就有了一种叫做YY的接法(half-parallel Y connection),简单来说就是把整个绕组拆分为两个并联的绕组,使Kv提高2倍。也就是说对同一个电机、圈数一定的情况下,YY接法所获得的Kv是Y接法的2倍、是D接法的2/1.732倍。后面会详细阐述。
基于两种基本接法的衍生:
YY:
如前所述,Y接法对任何n/p组合的电机在无电、惯性转动时都不会有短路电流;YY接法可以让绝大多数航模电机用比较合适的线径和比较合适的圈数,获得所需的Kv值;对于12N10P或者12N14P这种dLRK绕组的电机,YY接法可以配合6线法绕线来获得比较美观和紧凑的Y-node和引线布线。因此许多发烧友,特别是玩3D、大尺寸直升机的玩家会选择YY,有些国外的发烧友会购买全新的天蝎星找专人用更高规格的单线、YY接法绕制到指定的Kv,甚至有用Kontronik pyro来用YY重绕的(K牌 pyro原厂是单线D接法),但其中很大一部分原因是为了提高槽满率,天蝎星电机改单线槽满率一般可提高35%以上、K牌一般可提高20%以上。
关于“YY接法可以让绝大多数航模电机用比较合适的线径和比较合适的圈数,获得所需的Kv值”这句话,有必要拓展一下,并举例让大家更好的理解意思:
以下是我个人认为的正确的思考顺序:
1,根据硬度选择线径:对于普通玩家,没有特殊的用来夹线的钳子的话,超过1.4mm以上的线就比较难饶的,主要是难以通过其他方式让线紧贴槽支,单纯通过拉扯是很难实现的。有用来夹线的钳子的话,理论上对线径没有限制,但超过2.5mm的线就非常硬了,另外还要考虑集肤效应。所以我个人的经验是1.3-2mm的线径应该适用于绝大多数电机了,但须注意线径最好是小于两个相邻槽支之间的那个开口缝隙,这样绕线方便很多。
2,根据“电磁铁”特性选择线径:最理想的单线绕组是只在槽支上绕1层,即所有线圈都是紧密贴合槽支铁芯,这样线最短=电阻最低;线最靠近铁芯=磁场最强;一层线圈散热最理想。如下图的红色和绿色部分。
3,根据定子选择线径:一般来说槽支的形态决定了两个槽支之间的空间是个梯形,如果只绕一层,而线又太细,很明显会浪费好多空间,导致槽满率很差。定子铁芯本身在设计上,槽支也不可能太长,这是因为磁力面约贴近线圈越好。而即便是线径合适,单层线圈还是无法避免巨大的空间浪费,因此我个人的经验一般是在单层的基础上、各加1圈,这样对有效电阻的影响也不算很大、散热也还算可以,但槽满率可以达到极限。综合上述因素,对于绝大多数航模定子铁芯的设计,绕4-5圈的单层(如上图所示的红色和绿色部分)、和各加1圈(如上图的黄色部分)最为理想。另外,也是由于梯形的空间,很可能相邻的两侧槽支上的单层圈数会不一样,比如4+5(如上图红色、绿色部分)。这里需要提一下:T数指的是两个槽支之间的间隙内所包容的线的根数,也就是相邻的两个槽支之上所绕的圈数之和;为什么不看单个槽支的圈数是有道理的。比如原厂绕组如果是每个槽支都绕4圈,也就是4+4T,那么保持所有参数不变,改为相邻槽支一个3圈、一个5圈,也就是3+5T的话,电机的Kv值几乎不变;甚至间隔一个槽支不绕,也就是8+0T,Kv值也是几乎不变的。
4,确定接法:通过上述思考过程,基本上就已经确定线径和圈数了,这是根据铁芯的形态和“电磁铁”的特性、和以最高槽满率为目的选择出来的。那么要弄到指定的Kv,就只能调整接线方式了。如下图:附件见百度盘(内含绕线方法的网页版):https://pan.baidu.com/s/1OBSRFjdh65H1HgmgkJhsPA
简单来说,接线方法相同的话,Kv*T为定值,即Kv1*T1 = Kv2*T2;T为定值的时候,如果Y接法的Kv为1000,那么D为1732,YY为2000,DD为3464。
总结:通过上述1-3步,已基本确定T,那么根据所需Kv来选择合适的接法。如果改变接法也无法满足Kv需求,那就对T和线径进行稍微的调整。
|
|