Мотор-колесо. Обмотки статора.

[Агапит]

Интересная теория. Только по-моему с уменьшением сечения провода нет смысла оставлять толщину  изоляции такой же неизменной. Она должна тоже пропорционально уменьшается, поскольку с уменьшением сечения провода, ток-напруга на нём уменьшается и, соответственно, толщина необходимой изоляции тоже. А если учесть, что ток идёт именно по поверхности проводника, то, возможно, и есть смысл уменьшать сечение провода до толщины волоса (вместе с изояцией). Тогда общая площадь поверхности жгута будет значительно больше монолитной жилы.
Вот 

[Peoner]

Интересная теория. Только по-моему с уменьшением сечения провода нет смысла оставлять толщину  изоляции такой же неизменной. Она должна тоже пропорционально уменьшается, поскольку с уменьшением сечения провода, ток-напруга на нём уменьшается и, соответственно, толщина необходимой изоляции тоже. А если учесть, что ток идёт именно по поверхности проводника, то, возможно, и есть смысл уменьшать сечение провода до толщины волоса (вместе с изояцией). Тогда общая площадь поверхности жгута будет значительно больше монолитной жилы.
Вот 

да, я не забыл что с уменьшением сечения проводника уменьшается и толщина изоляции но думается мне, "ускорение"(скорость уменьшения) толщины изоляции меньше "ускорения" толщины проводника.
И еще, ток течет по поверхности проводника только в СВЧ схемах.

[Агапит]

Вот тут и начинается наука, где царствуют точные знания. Мы же можем только предполагать... 

[mevial]

Интересная теория. Только по-моему с уменьшением сечения провода нет смысла оставлять толщину  изоляции такой же неизменной. Она должна тоже пропорционально уменьшается, поскольку с уменьшением сечения провода, ток-напруга на нём уменьшается и, соответственно, толщина необходимой изоляции тоже. А если учесть, что ток идёт именно по поверхности проводника, то, возможно, и есть смысл уменьшать сечение провода до толщины волоса (вместе с изояцией). Тогда общая площадь поверхности жгута будет значительно больше монолитной жилы.
Вот 

Ток в проводнике снижается, но изоляция защищает не от тока, а вот напруга остаётся прежней, так что толщину изоляции снижать по этому параметру нельзя. Другое дело, что изоляция ещё должна выдерживать механические воздействия, а при толстых проводах они выше, вот отсюда и берётся излишняя толщина изоляции, от которой можно избавиться утоньшая провод.

[zap]

Давайте посчитаем, какая площадь теряется при использовании круглого провода вместо прямоугольного.

Посмотрим на картинку ниже. Слева я нарисовал наиболее плотную укладку проводов - шестиугольником. При достаточно большом количестве витков краями можно пренебречь, и можно сказать, что вокруг каждого провода образуется по шесть пустот. Однако в пределе количество пустот всего в два раза выше, чем количество проводников. Итак, к каждой площади проводника нам надо прибавить площади двух прилегающих пустот (они одинаковы по форме и площади). Посчитаем площадь одной пустоты.

Площадь треугольника ABC можно легко посчитать:

S_ABC = 1/2 * AC² * sin(ABC) = 1/2 * (2 * r)² * sin (60^o) = r² * sqrt (3)

Внутри треугольника ABC заключены три равные секции круга с радиусом r. В круге ровно шесть таких секций, следовательно, площадь треугольника равна трём шестым площади круга с радиусом r плюс площадь криволинейной фигуры между ними. Площадь круга равна:

S_r = π*r²

Отсюда, площадь искомой фигуры:

S_x = S_ABC - 1/2 * S_r = r² * sqrt (3) - 1/2 * π*r² = 0.16125448 * r²

К каждому проводу прилегают по две относящихся к нему таких области, поэтому суммарная потерянная площадь на один виток будет равна 0.32250896 * r²

Итого, соотношение потерянной площади к суммарной будет равна 0.32250896 * r² / (0.32250896 * r² + π*r²) = 0.093

То есть, при намотке виток-к-витку мы теряем около 9.3% заполняемой площади сечения - независимо от диаметра провода.

При намотке внавалку потери будут больше, но они также не будут зависеть от диаметра провода.

[edw123]

Давайте посчитаем...

К сожалению это в простейших граничных условиях: строго квадратное окно. Если форма окна более сложная, то всё неверно знаке, так, во втором и в обе стороны. Поэтому с хорошей долей точности в практических (не бесконечно большое число проводов, но и не предельно малое типа 2-3шт) условиях можно считать, что не зависит от числа проводов. Зато более тонкий провод и более гибкий и намотка им ближе к идеальной, чем более твёрдым толстым - выигрыш. А вот с изоляцией интереснее: если напряжение "маленькое", то больше вклад "прочностной" составляющей в толщине, а если напряжение "большое" - то больше вклад "электроизоляционной", а она будет неизменной и всё станет хуже в тонкопроводном варианте. Но наиболее интересно выглядит вариант многожильного мягкого провода: изоляция между жилами не нужна совсем, только между витками и можно деформировать форму сечения, а значит коэффициент заполнения станет максимально возможным.

[mevial]

Но наиболее интересно выглядит вариант многожильного мягкого провода: изоляция между жилами не нужна совсем, только между витками и можно деформировать форму сечения, а значит коэффициент заполнения станет максимально возможным.

Только эта общая изоляция должна быть мягкой, т.е. тефлон, а он тонким не бывает

[Peoner]

Но наиболее интересно выглядит вариант многожильного мягкого провода: изоляция между жилами не нужна совсем, только между витками и можно деформировать форму сечения, а значит коэффициент заполнения станет максимально возможным.

Только эта общая изоляция должна быть мягкой, т.е. тефлон, а он тонким не бывает

эт фторопласт то тонким не бывает?! хм... тогда давайте уточним что значит ТОНКИМ

[edw123]

Но наиболее интересно выглядит вариант многожильного мягкого провода: изоляция между жилами не нужна совсем, только между витками и можно деформировать форму сечения, а значит коэффициент заполнения станет максимально возможным.

Только эта общая изоляция должна быть мягкой, т.е. тефлон, а он тонким не бывает

Как раз тефлон бывает неимоверной "тонщины" аж выдувом изо рта растягивается. Но в этом и его минус - очень мягкий и легко проткнётся об острые грани. Видимо поэтому и не делается очень тонким на проводах - на МГТФ довольно толстый и деформировать провод не просто. зато раздолье для хэнд-мейд / хай-энд Взять неизолированный 0.01, сложить сотню-другую и обвернуть.

[zap]

К сожалению это в простейших граничных условиях: строго квадратное окно.

Нет, я не очень понял с чего Вы взяли условие строгой квадратности. Допущение тут лишь одно: количество проводов в окне достаточно большое (например, для моего М-К в каждом окне по 2 х 7 х 9 = 126 проводов). Если форма окна более сложная, это ничего не меняет (при допущении, что сечение провода существенно меньше "деталей рельефа" окна).

Но наиболее интересно выглядит вариант многожильного мягкого провода: изоляция между жилами не нужна совсем, только между витками и можно деформировать форму сечения, а значит коэффициент заполнения станет максимально возможным.

Это не лучший вариант - многожильный провод, хоть внутри и уложен аккуратно (практически шестиугольником, только ещë с "подкрутом"), зато сильно уступает по толщине изоляции. Самая тонкая изоляция у МГТФ. У меня есть моток МГТФ диаметром 1 мм - померил его штангелем, диаметр с изоляцией выходит 1.5мм.

В то же время, по справочнику, внешний диаметр эмалированного провода 1мм составляет 1.062мм (ПЭТВ-1) либо 1.094мм (ПЭТВ-2). Feel, как говорится, the difference.

[zap]

Вот графики отношения полного диаметра провода к диаметру меди.
Синий график - для ПЭТВ-1 (более тонкая изоляция), фиолетовый - для ПЭТВ-2.
В соответствии с этим графиком, чем толще мы возьмём обмоточный провод, тем меньше мы потеряем на изоляции.
Исходя из удобства намотки а также всего вышесказанного, считаю что провод диаметром 0.63-0.75мм является наиболее оптимальным для намотки мотор-колёс.
Миллиметровый провод уже хреново гнётся.

Два нижних графика показывают, какая часть площади окна будет заполнена медью при намотке проводами ПЭТВ-1 и ПЭТВ-2 разных диаметров соответственно. Естественно, при идеальной укладке обмотки виток к витку.

На моём М-К была обмотка 9 витков по 7 нитей провода диаметром 0.51мм (без эмали) на каждый зуб. Итого 126 витков в окне размером примерно 12 х 5мм.
Получается, из 60 квадратных миллиметров реально медью было заполнено 126 * π * 0.51^2/4 = 25.74 квадратных миллиметров, или ~43% (на самом деле даже меньше, т.к. там периодически было то по 9, то по 8 с половиной витков, а на одном зубе вроде бы даже чистые 8 витков были).
Наблюдаю серьёзный запас для тюнинга

[бурелом]

]
Это не лучший вариант - многожильный провод, хоть внутри и уложен аккуратно (практически шестиугольником, только ещë с "подкрутом"), зато сильно уступает по толщине изоляции. Самая тонкая изоляция у МГТФ. У меня есть моток МГТФ диаметром 1 мм - померил его штангелем, диаметр с изоляцией выходит 1.5мм.

В то же время, по справочнику, внешний диаметр эмалированного провода 1мм составляет 1.062мм (ПЭТВ-1) либо 1.094мм (ПЭТВ-2). Feel, как говорится, the difference.

Обычно в справочниках указывается площадь сечения провода, а не его диаметр.

[FAS_r7]

zap, а толщина эмали?  заполнение окна проводом надо с ней считать. но раза в полтора увеличить меди думаю можно!

[zap]

[b-b]FAS_r7[/b-b], для графиков я считал заполнение окна с учётом толщины изоляции.
Для моего М-К действительно лоханулся, реальный диаметр вместе с изоляцией - около 0.57мм.
Значит реальное заполнение окна составило 32.152 мм², или 53.5% площади окна.
По графику же максимально возможное заполнение при таком диаметре провода будет более 75%.
Учитывая, что китайская обмотка была засажена весьма плотно (помню как на видео китаец мутузил обмотку деревянным молотком ), потери на намотку внавалку против намотки виток-к-витку можно оценить грубо в

75%*0.9 / 53.5% ~= 26%

где 0.9 - коэффициент, учитывающий потери на межвитковое пространство при намотке виток-к-витку. Посмотрим, сколько я смогу на практике отгрызть от этих 26%

Вот таблица, может кому будет полезна: http://kabelsnab.com/info/obm-3.html
Для эмалированных проводов принято указывать диаметр, а не сечение проводов.
Возможно, это связано с тем, что он предназначен для намотки, а диаметром легче оперировать когда считаешь сколько витков уложится в окно.

ДОП: Всё-таки я лоханулся, всё правильно посчитал в первый раз. В обоих случаях посчитано заполнение окна медью, без учёта изоляции и воздуха. Получается, действительно, 43% заполнения в китайской обмотке и 75% в теоретическом пределе.

[edw123]

...многожильный провод, хоть внутри и уложен аккуратно (практически шестиугольником, только ещë с "подкрутом")

Ну вопрос то был про отличие "небольшого" числа витков круглого провода, от "большого" числа правильно уложенных мелких витков. Поэтому и сравнивать надо именно с краевыми условиями: прямоугольное окно, заполненное 1,2,3...n проводами и 9,3% - это предельная незаполненность бесконечно мелким проводом. Для 10 витков наиболее плотно уложится не гексагональная (~27%), а квадратная ~21% потерь. Какое там типичное число витков в 1квт мк?
Смысл МГТФа - поделить толщину изоляции на количество витков в жиле. Толщина МГТФовской изоляции явно избыточна и считать её не очень вежливо

[zap]

Ну, если найдёте МГТФ диаметром 2мм и более, сразу свистите
1мм это максимум что я нашёл, толще даже в справочниках нету.
И, кстати, считать толщину изоляции МГТФ как раз комильфо, ибо это провод с самой тонкой изоляцией из существующих (по крайней мере, насколько мне известно).
МГТФ кстати прекрасно ляжет шестиугольником, а вот квадратом никак не намотаешь, провод будет норовить сползти влево или вправо от жилы под ним.
Вот только огромная толщина изоляции (по сравнению с эмалированным) сводит на нет всю копеечную экономию от отсуствия эмали на жилах...
Им было бы удобно мотать, конечно. И, в принципе, если не ставить задачу максимизации площади меди в окне, то это вполне себе вариант.

[edw123]

...а вот квадратом никак не намотаешь, провод будет норовить сползти влево или вправо от жилы под ним.

Вы же сами писали, как китайцы с этим кияночкой... вообще ляжет и утрамбуется во что-то среднее если каждый слой утрамбовывать как следует - что, собственно, и ожидается от мягкого многожильника: самопреобретение выгоднейшей формы. Конкретно МГТФ  - только как пример реализации. У него изоляция на 350в рабочего, считай на 500в - на порядок тоньше можно значит делать.

[zap]

Разобрал полностью своё мотор-колесо. Теперь думаю, как бы его намотать

Смоделировал двигатель в демо-версии Motor Solve. Один из вариантов обмотки, которую мне предложила программа, приведён на рисунке ниже.

Однако остаётся вопрос, в каком месте должны располагаться датчики Холла. На статоре уже имеются три готовых посадочных места (на схеме в правом-нижнем углу я привёл их расположение жирными чёрными точками). Мне надо понять, каким образом "покрутить" обмотку относительно статора, чтобы датчики оказались на своих правильных местах.