无刷风扇的DIY---改航模级巨型涵道初探（更新12CM全铝框架风扇改暴力涵道））

modisc

无刷风扇选择的是Nidec的一款尺寸15X15X5CM的，额定功率为12V 10A的一款HP服务器散热风扇，美国制造。风扇内部是12N磁槽，原配泥巴磁，原绕线为ABCABCABCABC绕发，11匝，0.5mm线径，线绕的松松散散，不可思议竟然能提供120W的额定功率输出。原装风扇直接接直流电源，5V就能启动，风量很不错，12V为额定电压，此时风量很大，打到手的话必须断手指。。。

拆掉原配电路板，拆除绕线。用1.2mm粗线直接绕，6匝，ABCABCABCABC绕发；去掉泥巴磁，按8P换上磁钢。组合起来为12N8P，据说是12N中速度最高的磁槽磁极比。


浅析下12N的绕线配磁方法：
12N16P：比较古老，已经不常用。最大缺点是扭矩过大，噪音很大。曾试过两次用12N16P改造上述无刷电机，但是因扭矩过大导致转轴总有些偏。
12N14P（DLRK）：基本取代了12N16P，高力矩，电机转起平滑稳定，安静。绕法是AabBCcaABbcC。
12N10P：12N14P的变种，转速较高一些。绕发同12N14P，偶见于直升机无刷电机。
12N8P：速度比12N10P更高，绕法是ABCABCABCABC，同12N16P。

改造后效果不错，测试使用的是好盈40A高压电调，25.2V输入。风扇带外壳后总重量大约500g（手头没有精密秤），油门60%左右已经可以自行飘起，油门大约80%的时候超出了电源供电极限（我使用的是QSKJ出品的DC-DC模块DIY的可调电源模块，输出电流限流17A），因为手头也没有钳式电流表，估算的话此时功率大约350W-400W，在风扇悬空的前提下，此时风扇已经需要向下施加一定
力气才能保持风扇在原位。估计下6S满油门状态，风扇推力可以到1.2Kg以上。当然上述估计完全不准确，仅供参考。但是6S下60%油门时风扇能飘起，这个估计还是比较实在的。
上细节图和效果图

前景：这样DIY出来的风扇不知道最大承受的功率是多大，我还在考虑是否需要在叶片平头部分打洞散热，又怕影响叶片整体稳定性，毕竟转子中轴是直接和叶片相连，铁质外环是固定在叶片内（可见图）。用25.2V测试的时候并未感觉线圈发热，倒是40A的电调在供电电源允许的情况下极限工作个1分钟就比较热了，但还能放住手。
此风扇拉力个人感觉比较不错，整体形状可以说是介于普通的“电机带桨叶”和“涵道”之间。若除去风扇框架和网罩，电机带叶片总重估计也就250克，如果估算比较准确的话，6S满功率时风扇除了自身的250克重量以外，还能提起大约1kg的东西。


材料费用：
原装风扇，买的是坏的风扇，但是需确保叶片、轴承完好，15元一个（更新一下，我是这里熟客，老板人又不错，费很大劲帮我找的，熟客价哈！！！），淘宝“chenxila927047”店家有卖，这家老板人很不错，我在他家前后得买了7个这种风扇了，包括一个好的，得85一个。
磁钢：用的是25X1X2mm的钕铁硼，3.5元一个，本地买的，应该是比较低的价格了，做转子需要8个。
漆包线：1.2mm的漆包线，贪便宜买了普通的那种，1.5元一米，应该也是很便宜的了。绕电机总共大约需要4米以内（具体没算过，又一次一根线绕错了，拆下来的时候看了下大概1米多点，绕电机总共需要3根线，接法是Y型接法）

这么算做一个这种风扇的成本大约50元，感觉很低廉。。。4组定子轴承2.JPG[/url] (611.67 KB)


4组转子叶片，2个已换磁钢，2个还是原来的泥巴磁.JPG (538.48 KB)


绕好线的定子，按ABCABCABCABC绕法.JPG (662.28 KB)


转子写真.JPG (667.02 KB)


组装好的和未组装的风扇.JPG (817.68 KB)








[ 本帖最后由 modisc 于 2011-8-17 17:25 编辑 ]

modisc

这个风扇是我遇到最方便拆装的风扇，无需破坏任何结构就能取下定子铁芯，进行绕线，然后再完美的装回去。由于风扇是made in USA，感觉从外框强度，叶片，轴承，等，做工都很不错，毕竟是能够120W长期不间断工作的服务器风扇，轴承是两个外径19mm,内径8mm的超大号轴承。唯一的也是很严重的一个缺 陷就是转轴直接固定在了塑料叶片上，而没有和黏贴磁铁的铁环固定成一体，这样导致了不能随便给叶片打洞散热，而且不能使用12N16P的最大力矩绕法，否则转轴会因吸力过大而发生微小侧偏。

绕线用的是单粗线，1.2mm的，而不是航模电机常用的多股细线。个人感觉单线绕起来稍微方便些，就是需要很大力气，我都是带冬天的带的厚手套绕的，否则拉不直线；除此之外单根线只要绕的平整，相信产生的磁场要比多股细线平滑的的多。关于这个问题很多论坛都有讨论，定论不一，绝大多数观点还是多股线好，原因是截面积大，绕线方便。但是也有实测表面二者并无太大区别，甚至单线往往有比多股线更好的表现（比如效率方面），当然是在同等条件下测试。某些厂家生产的大功率无刷也有使用特粗单线的，1.2的，1.3的，1.4的都有。我个人还是比较偏好单根，总感觉这样直爽些。

只要是12N的风扇都可以自行改造成超大功率的扁平无刷电机（非盘式电机），可惜的是12Ｎ的风扇非常少，只有少数几款，而且都是些原本就是大功率的风扇，这种东西本身就是设计出来要长时间高转速（比如１万转）下运行的，于是轴承之类的其实不容易坏，要找到这种坏的风扇比较难，如果坏了多半都是进水生锈，单纯烧掉电路板的比较少（这种拿来改造最理想）；如果买新的或者二手能正常工作的风扇来改造又比较贵。但是换句话说，这种风扇改造出来的无刷电机质量应该还是不错的，只要是用原装的轴承轴心，不改变转子叶片的平衡性，长期高速运行应该能够完全胜任。

另外，这样改造出来的无刷风扇多半只能用原本的叶片，很难加别的叶片固定上去。。。原因不得而知

modisc

A、还有12N4P与12N2P，运转情形如何，没有试验过。
B、注意安全，看扇叶与轴联结处似乎有些单薄。
C、直径15CM的函道，5IMX上有个哥们测了144MM的。
他的测试结果是超过12KG的。
你的这个风扇，可以多装几个当多发像真机。
祝研究愉快。

再补充几点:
1、磁覆率偏低,扭距不会特别好。
2、磁钢较单薄，不知道气隙控制如何。或者磁钢的高斯强度是否够。
3、看不到矽钢片的厚度，但凭感觉可能铁损不会低


A：关于12N配磁的问题是从看英文维基百科查来的，网址http://en.wikipedia.org/wiki/Outrunner。上面呢只提到了12Ｎ８Ｐ。我个人认为，虽然电流不经过磁铁，但是磁铁数（Ｐ）少了，我想必然是会影响电机扭力和带负载输出情况的。Ｐ越少，我想扭力越小，但是可能转速越高。维基百科上明确说了１４Ｐ转速小于１０Ｐ小于８Ｐ。原文：12N, 16P - A not so common but still used style. It has been overshadowed by the 12N, 14P. Winding pattern is ABCABCABCABC
12N, 10P - Higher speed variant of the DLRK motor. Occasionally found in helicopter motors. Winding Pattern is AabBCcaABbcC (lowercase implies reverse in winding direction).
12N, 8P - Even higher speed than the 12N, 10P. Winding pattern is ABCABCABCABC”
Ｂ　：转轴和扇叶连接处的确十分单薄。。。哎，这个是没办法改变的痛
Ｃ：还是看个效率问题。。。你看那位ＮＢ哥测试的东东，从电池，电机到电调，没一个不是变态级的，哈哈。不过有钱了我也很想搞一个来玩玩。

１,采用过12Ｎ１６Ｐ，后来因为扭矩太大，噪音太大，而且过大的吸力会导致转轴有点偏（也是因为转轴和扇叶连接处太单薄导致），最终放弃。况且１２Ｎ１６Ｐ的话，感觉扭力太大了些，我想涵道类可以不需要这么大扭矩，不如把速度提上去。后来尝试过１２Ｎ１４Ｐ，感觉还行，目前还留了一个１２Ｎ１４Ｐ绕发的定子和转子。最后才想到用１２Ｎ８Ｐ，实测不错，但是手头没工具。。。哎。。。只能估计了。
２，磁钢单薄那是没办法，厚了定子就放不进去了。很抱歉没拍摄气隙的图，但是用卡尺量过，在０．３ｍｍ左右。这也是我觉得这款风扇方便改造的原因之一，能够找到刚好合适的磁钢。
３，矽钢片刚用卡尺量了，定子矽钢片总厚度２．２３ＣＭ，一片矽钢片是０．２ｍｍ。我想算是不错的矽钢片了。

总体感觉是：这个风扇要用作超级暴力动力模块，还是显得强度太差了些。关键在于转子转轴和转子（就是叶片）之间的连接太过单薄，是靠塑料固定的。

18节697150聚合物锂电，10.3W一片，放电1C。和别人的航模电池没办法比。每片电池带4A自恢复限流元件，能提供的总功率峰值也就300瓦左右。
矽钢片.JPG[/url] (538.53 KB)

单片厚０．２ｍｍ，全厚２２．３ｍｍ

电源面板.JPG (220.48 KB)

输出电压数显，多个不同设定输出口

电源内部.JPG (209.39 KB)

18节697150聚合物锂电，10.3W一片，放电1C。和别人的航模电池没办法比。每片电池带4A自恢复限流元件，能提&

电源外部.JPG (83.23 KB)

比较骚




[ 本帖最后由 modisc 于 2011-8-14 15:20 编辑 ]

xqs241719

虽然直接买一个会更省事，但是自己制作更有乐趣、、、、、、、、


:em26:

epsonc43

感谢LZ倾情奉献。:em26: 我虽非模教中人，但依然具有指导意义！赞！:em00: :em26:

风之纹章

航模级涵道风扇的功率好像大很多，重量轻。电脑风扇转速高了不知道强度能否够用。

modisc

航模级别的功率其实差不多，大的也就千瓦了。功率的话自己想DIY多大就多大，关键还是在于航模的稳定性和坚固程度要好得多，散热也是一流的，叶片也是铝的。重量的话，因为我这个塑料居多，不算重了，特别是拆掉塑料框子的话。

如果有钱，当然果断入手专业涵道了。。。哈哈。。。非常羡慕本论坛那个144mm专业涵道的动力套装，不知道多少银子能搞到。现在只能意淫下

[ 本帖最后由 modisc 于 2011-8-14 17:50 编辑 ]

lanshang

服务器的风扇确实很强劲，我们那机房，我简直要带着耳塞进去

JokerDing

期待LZ后续报道

modisc

这款是sanyo denki的12V4A的一款全铝风扇，结构很坚固，轴承依然是8mm内径的大轴承。质量和做工都能看出小日本的强处。这款风扇矽钢片使用的是0.3mm的，定子矽钢片总厚度9.9mm。之前用这款风扇绕过12N14P的，磁钢用的是18X10X3mm的钕铁硼，气隙可做到0.5mm以下。40A电调带6S测试，油门50%左右可以自行悬空：测试时拿在手上悬空，没称太不方便，风扇加两个铁网罩总重量大约400克。
现在准备改用12N8P绕法，用1.2mm的线，5匝。估计转速上会有较大提高。毕竟这种类涵道，要求的还是高速度为主，扭力其次。

zhaoxinwen0609

:em26:

ym5123f3s48

楼主强悍~~如果真能自造出涵道，那么像真机就普及了~~~

modisc

终于搞到钳表。。。测试了下，12CM 12N8P的那款DIY的风扇，6S满油门下60多A。。。因为电池比较差，不敢高速太久。算下来功率差不多1200多瓦了。拉力的话，虽然搞了台秤来，不过实在不知道咋测，固定不了。风扇带铝壳和铁网罩总重400g多一点点，拿在手上满油门的时候感觉上推力挺大，比68mm豹子2550KV的那款涵道感觉力量大些，那涵道标称1.9kg最大推力。将就体会下，感觉12Cm的这个风扇推力差不多1.5kg。貌似效率还是很低。。。