交流伺服电机的用途和改造重绕

modisc

交流伺服电机实际上基本上是3相无刷电机（内转子），kV合适的情况下，就能用航模电调驱动。
优点：
1，伺服电机做工通常非常好，精度高，动平衡好，应该要优于航模电机，其中洋垃圾比较多，不得不承认小日本的挺好，尤其推荐Tamagawa多摩川的一种伺服设计。
2，低速下效率很好：低速，是因为矽钢片通常比较厚，0.35的居多，转速高了铁损太明显；气隙非常小，100W或以下的，基本上可以做到0.2mm，这个比航模的小很多（航模内转子也基本上有0.3以上，0.4-0.5居多；外转子更别提，蝎子40XX的气隙是0.45mm)。
3，低齿槽扭矩设计，就是通过定子设计和N和P的组合，尽量降低电机的顿感。
4，某些伺服改起来还是非常方便的。伺服电机基本上分两大类吧，一种是灌封的，比如绝大多数安川的，那种搞不了。另一种是带铝外壳的，这种基本上都可以搞，有些可能要加热取出定子来绕，有些不用；其中tamagawa多摩川的一种设计我个人非常喜欢。
5，超大轴承、多旋翼承系统：许多伺服用的都是3旋翼承系统，非常稳定，无共振等产生的杂音。轴承通常都是超大尺寸（与航模电机相比），也就是说更适合比较低速的运行。

缺点：
1，定子/转子体积比偏大：就是与航模电机比较，伺服电机定子通常更厚重。这里要提出：100W及以下，定子体积/转子体积比例基本上和航模完全一致。超过100W，基本上都是定子过大。
2，整体设计相对更厚重，但对电机的保护更好。
3，密封。大多数伺服电机都有比较好的密封，虽然对散热不好，但也可以理解：0.2mm的气隙，近多了杂质灰尘可不行，不像0.5mm的气隙哦

选择伺服的精髓：
如何选择好的伺服电机，主要看电机转子如何。也就是磁力之类的。以下是一个比较方便使用的方法：
原帖地址：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... =598691&pid=8868547

电机转子体积与电机功率的关系：
转子/功率系数


转子整体体积越大，伺服电机的功率就越大。这一点是比较实用的。对于喜欢改造伺服电机的同学来说，比较有实用价值。比如可以作为判断转子磁力大小的一个参考。我举一个例子：
我拆过以下几个电机：
1，92年产的一个400W的松下：转子直径和长度是36mmX70mm。功率/转子系数为：400/(3.6X3.6X7.0）=4.41
2，92年的一个安川，450W，转子直径和长度是60mmX50mm。系数为：2.5
3，100W的三星，转子直径和长度是：19.5mmX36mm。系数为：7.3
4，200W的sanmei，转子直径和长度是：30mmX28mm。系数为：7.94
5，400W的三星，转子直径和长度是：30X56mm。系数为：7.94
6，准备购入的一个松下2500W的，转子直径和长度是：45mmX125mm。系数为：9.88
7，我朋友的一个新款松下750W，转子直径和长度是：39.5mmX45mm。系数为：10.68

其中2号电机，实际上是铁氧体磁铁，磁力弱爆了。1号电机是钕铁硼，但是磁力比较弱。3,4,5号电机的磁钢貌似是一样的。6号电机还未到手。7号电机不愧是新款，系数比较高。
从上面各个电机的系数看来，这个6号电机的磁钢还是不错的。而2号电机的系数就弱爆了。
伺服电机的用途：
1，可以改主轴电机，这个是没问题的，不过要比较强的额外散热。
2，其他动力。比如模型中的车模可能会比较适合。
3，其他。毕竟可以通过绕线来达到目标转速，和需要的电压。

下面是一些我改的实例和经验，希望对有共同爱好和需要的人有帮助 。

本帖最后由 modisc 于 2013-6-18 00:08 编辑 http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8387619 Panasonic AMKA400B 伺服电机重绕完毕： 初步数据： 9N6P 单根2.24mm线，14T，Y Kv：152rpm/v（用的是好赢80A电调测试） Io @ 23.05V: 2.35A 驱动一个豪克15X8的4叶桨，21V，电流6.8A（手头没合适的桨夹了，只有上8mm孔径的桨） 运转基本静音，空转无任何震动感。 6S满油门空转20分钟，外壳温度约45-50度，定子温度基本一致。 http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=598691&pid=8712011 sanmei伺服电机 200W： 9N8P的电机。转子尺寸为（直径）30mm X （高度）28mm 重绕线使用2.24mm线，13T，Y。Kv估计在550左右（尚未测试） 电机气息0.3mm。 由于是9N8P，采用的是AaABbBCcC绕线，结合单齿槽单方向绕线技术，可在每个槽枝上绕6.5T，即定子的上面和下面分别有9个线头引出：上面的9个线头，3组两两相连，然后剩下三个线头连在一起（为Y接法）；下面的9个线头，也是两两相连，剩下三个线头引出接电调。这样是为了节省上下空间，也可多绕半圈。 http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... 691&pid=8854081 sanmei伺服电机 200W： 9N8P的电机。转子尺寸为（直径）30mm X （高度）28mm 重绕线使用1.4mm线，31T，Y。Kv估计在230左右（尚未测试） 电机气息0.3mm。

sdxgy

技术好贴  

hunterx

好贴，顶

zhou792008

好帖子 ，关注

机械爱好

modisc 发表于 2013-6-26 22:12
400W AB 伺服，05年，朋友那里收的。
21N8P，比较给力。

这电机俺也有个，，，，，，，，，，，，哈哈，，厉害，，，，，，，，，谢谢分享

modisc

400W AB 伺服，05年，朋友那里收的。
21N8P，比较给力。

modisc

华尔街工作者 发表于 2013-6-22 22:30
最好有个过程照片 或者视频什么的 还是那个线是不是用的太粗了 用细的并一起圈数会更多

我都是用手绕，必须用那把钳子。方法就犹如穿针引线了，穿完线，啦一下，再用钳子夹平。基本如此。采用的都是单齿槽单方向绕线技术。接线方式很多，按需选择。具体方法：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=598691

基本常识：
1，三相无刷电机的常数Kv：rpm/v。N：定子齿槽数。P：磁极数（磁铁个数）比如200V，3000转的伺服，Kv很可能就是15rpm/v。
2，Kv值只和圈数和接线方式相关，其他因素影响不大，比如线径/槽满率等。
3，接线方式主要是Y和△两种，或星形接法和三角接法。伺服电机基本上都是采用星形接法，这种接法避免了“非ABC式绕线”（如9N8P等；9N6P、12N8P等属于ABC式）无通电状态转子转动时的粘滞感（即在用外力转动转子时，也有电流通过线圈），以及电调驱动电机时可能存在的问题。
4，绕线方式有分散式绕线和集中式绕线两种：均常见于伺服电机。
    分散式绕线：比如24N8P，36N12P之类的，绕组系数为1，比较理想；也有21N8P、9N4P之类的较少见的，绕组系数稍低。经典的分散式绕线，比如12N4P，24N8P等（N是P的3倍），是每三个槽并绕，具体看图。
    集中式绕线：比如12N8P，9N6P，9N8P，12N10P等，都是伺服常见的。定子的每个槽枝绕一个线圈。具体看图。
    专业解释请百度。

关系：
老的kv X 老的圈数 = 新的kv X 新的圈数
原本为Y接法，圈数不变，改三角接法：新的kv = 老的kv X 1.732
有些电机会用YYYY接法之类的，比如我那个2500W的松下，如果改Y接法，那kv就是原来的1/4了。

举例：
比如某电机初始状态是：100V, 3000rpm，12N8P的，用的是集中式绕法，每个槽枝绕了100圈，星形接法。
那么kv就是30rpm/v。就是100V工作，转速基本上是3000rpm（无负载情况下，即电机电流比较低的情况下）。
如果你想改一个100V下，能到12000转左右工作的电机。,可么就要让kv到120rpm/v。可以用更粗点的线，绕25圈，还用星形接法。


注意：
1，伺服电机基本上设计都是比较低速工作，比如3000rpm，故所用的轴承也是比较大尺寸的。因此并不十分适合改很高转速工作。改了之后可能轴承寿命会短一些。
2，伺服电机原本的工作方式是走停为主，不会长时间持续3000rpm转动，因此发热不明显。但是比如你改主轴，要持续个几分钟6000转，或更高，此时电机将明显发热，因此必须额外散热。但必须理解，这个是正常的，不是改的不好。不改的伺服电机，长时间3000rpm转动，也会明显发热的。
这里必须解释的是：电机的发热，如果分铜损（电流、线圈发热）和铁损。铁损主要和电机的实际转速相关：比如空转的情况下，一个电机没改，100V，3000rpm，持续5分钟；一个电机改了绕线，kv变了，输入电压变低了，比如25V，但是实际转速还是3000rpm，空转5分钟；两个电机的发热基本一样的。
3，集中式绕法的伺服电机，通常方便改，集中式绕法比较好手工绕。但是分散式绕法的，用单根粗线的话，比较难绕。
4，改绕伺服电机，很可能对大部分人来说是没有很大实际意义的。总之只要是比较新一点的伺服电机，或者结合1楼发的那个“转子体积/功率”系数（该系数大于8就比较不错，大于10的就是极品了，比如松下A4，A5系列的，都大于10了，磁力很强；比如松下老款AMKA系列的，系数好像只有6，比较垃圾），都可以看做是做工、精度非常给力的一个三相无刷电机，具体怎么改绕，要看个人需要和爱好了。
5，选择伺服电机另一个非常关键的要点：绝缘等级（可能的缩写很多：Insulation Class, Ins Class, Ins, Ins C）。建议最好挑绝缘等级F的下手。关于绝缘等级和耐温的关系：
电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。
绝缘的温度等级 A*级(监控) E级 B级 F级 H级
最高允许温度（℃） 105 120 130 155 180
绕组温升限值（K） 60 75 80 100 125
性能参考温度（℃） 80 95 100 120 145

这个绝缘等级，我个人认为跟转子磁钢的耐温能力也有关系，比如我猜测F等级的伺服电机，转子耐温也可以到155度。但这纯属我个人猜测，没有证实。希望有相关知识的人指正。

关于单根粗线：槽满率高，散热好，不容易烧。这里解释了很多：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=598691
国外航模论坛也有例子：http://www.helifreak.com/forumdisplay.php?f=291
这里就不再针对这个做争论和解释了哈。


这种就是分散式绕法：取自一个朋友的图，21N8P的一个AB的伺服电机 。


这个是一个外转子的集中式绕法，取自国外网站。自绕的K牌Pyro 800。

华尔街工作者

最好有个过程照片 或者视频什么的 还是那个线是不是用的太粗了 用细的并一起圈数会更多

duanyz

这么好的帖子，竟然连个精华都没有，真气人啊！

楼主能不能做个绕定子线圈的视频啊？很想看看到底是怎么绕的！

xwdwy

modisc 发表于 2013-6-21 23:50
松下2500W 伺服电机

绝缘等级: F

这个用好的电调，和合适的电池，可以用在超轻型飞机了

modisc

lvsoft 发表于 2013-6-22 15:42
看用什么磁性材料。
有的老电机用的铝镍钴磁铁，失去闭合磁路是会退磁的。

貌似正解。正是那个连接里面的大侠说的。

lvsoft

modisc 发表于 2013-6-22 10:53
步进电机构造和三相电机完全不同，具体我也不知道步进电机的转子到底咋组装的，磁铁咋排放，看不太懂，看 ...

看用什么磁性材料。
有的老电机用的铝镍钴磁铁，失去闭合磁路是会退磁的。

修舞

大侠终于入住了，这个确实赞

modisc

lizhijun 发表于 2013-6-22 08:11
有什么依据或者说明吗？或者实验数据？实践证明步进电机拆出转子是会失磁的，那么相应的采用如铁硼磁铁转 ...

步进电机构造和三相电机完全不同，具体我也不知道步进电机的转子到底咋组装的，磁铁咋排放，看不太懂，看似很多磁极，镶嵌在金属里面。不清楚是否步进电机转子取出后会消磁。
但是伺服电机，就是三相电机，和航模电机没区别，我个人不认为磁铁离开了定子会磁力减弱。


http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=438892这里貌似有解释

lizhijun

modisc 发表于 2013-6-21 23:23
不存在此说法，嘿嘿。你可以放心的向告诉你这个说法的人伸出一个或两个中指。

有什么依据或者说明吗？或者实验数据？实践证明步进电机拆出转子是会失磁的，那么相应的采用如铁硼磁铁转子的伺服是否有同样的问题{不是普通磁铁的】。指针万用表表头修理中拆卸磁铁部分会要求加短路环的

weihb2002

   是好贴 一定要顶！

modisc

松下2500W 伺服电机

绝缘等级: F
转子：直径45mm，长度125mm。8块长条磁铁，8P
定子：12N
气隙：0.5mm
双轴承系统
原线圈：0.9mm，圈数不明，接法为１２Ｎ８Ｐ　ＹＹＹＹ
尚在拆解中。。。

http://bbs.5imx.com/bbs/forum.ph ... 691&pid=8875993 再续： 12N8P巨型电机 2.24mmX19T，YYYY [size=0.83em]2013-5-14 17:49 上传 下载附件 [size=0.83em](62.48 KB)

modisc

zoexh 发表于 2013-6-21 21:56
看样子手艺不错，这么粗的线这么小的线槽很扣手吧，还是有好的工装，能亮一下吗？

得有一把压线的钳子，这个要自己打造。我的是请朋友搞的：如图




绝缘用kapton膜，0.18mm厚的，比较好用哦。

modisc

隆威 发表于 2013-6-21 15:13
确实牛 ，只是想知道楼主绕多少圈，多大线径是如何计算的，可有公式另提一个建议楼主可以以多股细线并绕方式 ...

1，老Kv X 老圈数 ≈ 新Kv X 新圈数。
2，线越粗越好，适合大功率（小功率的话，不要太粗线，就是槽满率不用很高，否则铁损/发热反而可能更厉害）。
3，我绕的纯属瞎折腾，没有明确目标，所以尽量提高槽满率了，就是用尽量粗的线，绕尽量多的圈数了。通常来说，不是很离谱的线径的话，单根线绕肯定比多根细线一股绕，槽满率要高很多。

modisc

lizhijun 发表于 2013-6-21 11:39
转子拿出来没短路环不怕失磁吗

不存在此说法，嘿嘿。你可以放心的向告诉你这个说法的人伸出一个或两个中指。