【无框电机四连篇·第3讲】 TQ ILM-E50×14 拆解测绘：把一台散掉的无框电机量回数据

本文为电机视窗原创「无框电机拆解测绘」实战记录，所有数据均来自实物拆解与卡尺/百分表实测；磁钢牌号、绕组线径铭牌未标注的，已注明「未标注」。样机 TQ ILM-E50×14，铭牌参数 209 W / 0.53 N·m / 48 V / 5.1 A / 极对数 10P，编号见实物铭牌。
 

【无框电机四连篇·第3讲】TQ ILM-E50×14 拆解测绘：把一台散掉的无框电机量回数据

一套 TQ ILM-E50×14 无框电机摆上拆解台：一磁钢转子、一个绕组定子、一张环形 PCB，还有硅钢冲片、磁轭。它们不是一台电机的零件清单，而是一次「从成品到数据」的反向还原。本文结合 17 张拆解照片，按「电气接口—磁路边界—机械支撑—尺寸验收」四条线，记录这台 独立电机是怎么被拆开、量回数据的。

先说清一件事：很多人第一次拆无框电机，会以为拆机就是「掰开看个热闹」。其实反过来——拆机是反向还原设计：你拆开的不是零件，是厂家的工程取舍。PCB 走线藏着接线方式，铁芯拼装藏着工艺路线，磁钢排列藏着极对数。你量到的每个尺寸，都是厂家在成本和性能之间做过的选择题。这正是拆机和单纯「看结构」最大的不同：你拿到的是实物，要还原的是决策。
 

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一、开工前：样机和工具先备齐

1. 铭牌资料值，只是标注不是实测

项目铭牌把这套样机归在 ILM-E50×14 的参数列，给出的主要资料值如下。这些数是厂家标注和测试计划，不表示照片中的拆解样件已经达到这些指标。

铭牌中 ILM-E50×14 的参数列（标注来源，非实测）

209 W、0.53 N·m 和 134 g 放在一起，能看出这是一套追求紧凑和动态响应的无框电机。样件最终能否达到这些指标，要看气隙、同轴度和驱动参数，不能只看拆开后的外观。

2. 拆前读图：用装配关系校正拆解顺序

TQ 提供了 ILM-E50×14 的装配关系，这是正向拆解比逆向猜测更占优势的地方——你有一张「标准答案」可以对照。动手前先确认三件事：定子靠哪个界面径向定位、转子磁钢环由谁支撑、PCB 压在绕组哪一侧。照片能看层次，图纸给尺寸；两者不一致时以图纸和实测为准。

图_01

（图注：拆解前合影。从左到右、从上到下：硅钢片叠片、转子磁轭、单片冲片、18 槽定子绕组、20 段磁钢转子、环形 PCB 接线板——一台 209W 的无框电机，最终就拆成这 7 类零件）

拆解顺序不是随便定的，要照顾两条原则：能恢复、不破坏关键尺寸。这台无框电机有 5 个可拆界面：PCB 板、绕组、铁芯、磁轭、磁钢，逐个剥开，一台 209 W、0.53 N·m、最高 3768 rpm 的伺服电机就摊在桌上。

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二、电气接口边界：环形 PCB 与 9 焊点

1. 环形 PCB 板：无框电机的招牌工艺

这种环形 PCB 板是无框电机的标志性工艺。它把 18 个齿槽的所有绕组抽头、连接、三相出线全部汇集到一张板上，省去传统有壳电机那种「绕组引出线 + 接线端子」的麻烦。代价也明显：PCB 板一旦烧毁，整圈绕组全废。

图_02

（图注：未拆解的定子+PCB 板组合。PCB 板卡在定子外圆凹槽里，与绕组端部贴合。整圈 18 个金黄色焊盘围在外圆周，黑色阻焊层覆盖走线铜箔——这是 9 焊点环形 PCB 板的正面照）

2. 三层结构：PCB 包绕组、绕组嵌铁芯

PCB 一拆，绕组靠自身弹性和端部绑扎固定在槽内，可直接整圈取出；绕组拆下后，铁芯是 0.35 mm 硅钢片扣点拼装，可单片剥离。三个状态一图对照，能清晰看出「PCB 包绕组、绕组嵌入铁芯」的三层结构关系。

图_03

（图注：定子拆解 3 视角横向对比——左：未拆的定子+PCB；中：拆下 PCB 后的 18 槽定子绕组；右：拆下的环形 PCB 板）

图_04

（图注：左：18 槽定子绕组实物俯视；右：三相绕组位置示意图。红色=U 相（1/4/5）、绿色=V 相（2/6/7）、紫色=W 相（3/8/9）——这是后面反推 PCB 走线的「绕组 → 焊点」对应图）

图_05

（图注：定子绕组与 PCB 板分离后的对照图。上：18 槽绕组总成，橙色漆包线规则绕在齿上；下：环形 PCB 板，能看到 9 个金黄色焊盘和走线铜箔。两者原本靠绕组引出线 + 环氧固定在一起）

图_06

（图注：从绕组总成上拆下的 3 个独立绕组——每个绕组跨 3 个齿槽（「3 齿绕组」），端部短而规整。6 个这样的绕组均布构成整圈）

图_07

（图注：18 槽定子绕组成品——能直接数出 18 个齿、6 个绕组（每绕组跨 3 槽），端部被压成扁平状以减小电机轴向长度）

图_08

（图注：PCB 焊点特写——9 个金黄色焊盘 + 走线铜箔，环氧固定绕组引出线，这是反推走线的起点）

绕组结构拆出来是这样：

• 6 绕组、18 齿：每 3 槽绕一个绕组（业内称「3 齿绕组」），6 个绕组空间均布
• 每齿匝数 24（单边），并联后每相约 144 匝
• 集中绕：每个绕组只绕在 3 个齿上，不跨槽。端部短、铜耗低、嵌线工序简单
• 星形接线：6 个绕组 + 1 个中性点，组合成 2 并 3 串

为什么选 18 槽 10 对极（18N20P）？因为齿数/极对数 = 1.8，是分数槽集中绕组的经典搭配。绕组系数高、齿槽转矩小、磁动势谐波含量低，是这类小功率无框电机的常见选择。换成 12N20P（齿/极=0.6）或 24N20P（齿/极=1.2），齿槽转矩都会变大。

3. 走线反推：9 焊点 + 2 并 3 串

PCB 板拆下来后，绕组接线关系被它压在背面，外人看不见。标准做法是拿万用表通断挡逐点测焊点，把走线反推出来。这一章是拆机的精华，靠 5 张图把「实物 → 编号 → 走线 → 三相连接」四步串起来。

图_09

（图注：左：环形 PCB 板实物，U/V/W 标在 6/2/12 点钟方向（红色字母），1~9 号焊点标在板的对应位置（红色数字）；右：万用表反推出的走线示意图，9 个焊点按「谁和谁相通」画了 4 根彩色连接线——这是后面「2 并 3 串」连接图的基础）

把三相绕组位置图和焊点编号图拼起来看：

每相 3 个绕组（1/4/5=U、2/6/7=V、3/8/9=W），按空间位置交替分布。这是保证三相磁场平衡的关键。

把万用表打到通断挡（蜂鸣器档），黑表笔固定在 U 焊盘，红表笔依次点 1_{9 号焊点：红笔在 1 号点响 → 焊点 1 与 U 相通；红笔在 2 号点响 → 焊点 2 与 U 相通；红笔在 3}9 号点都不响 → 与 U 不通。重复 3 次（U/V/W 各做一次），就能把 9 个焊点按相分组。

图_10

（图注：定子 18 线圈完整接线图（横排展开）——把圆形绕组「剪开拉直」成一条线，1~18 个线圈按顺序排列，U+/V+/W+ 三相出线从底部引出（U 红 / V 绿 / W 紫），3 串中点汇集到顶部（中性点 N）。这是反推最终结论图：18 个线圈，2 并 3 串接线）

这种横排展开是电机工程师的通用画法。把环形绕组剪开展平后，三相的连接关系一目了然。U+ 出来的线先经过线圈 1 的尾，再回到线圈 4 的头，构成 U 相的两个并联支路——这就是「2 并」的实际含义。

以上连接关系全部由万用表通断挡实测反推，不是铭牌标注。这意味着若某根 PCB 走线断路，整个相就开路，无备。所以这种环形 PCB 板工艺对 PCB 厂家的铜箔走线精度要求极高。选 2 并还是 1 串，决定每相的等效匝数，进而决定反电动势常数 Ke。这台电机 Ke ≈ 105 mNm/A（铭牌），反推回去每相约 144 匝，与实测的 24 匝×3 齿×2 并吻合。

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三、磁路边界：18 槽定子绕组与 0.35mm 铁芯

1. 0.35mm 硅钢冲片 + 扣点拼装

无框电机没有机壳做支撑，铁芯自身必须能扛住装配应力，所以铁芯叠装方式特别重要。这台用的是扣点拼装（interlock）。

图_11

（图注：单片 0.35mm 硅钢冲片特写——能看到齿顶半圆、槽口矩形、齿身等宽。整圈 18 槽由数十片冲片叠压后，靠边缘扣点咬合固定，不需要焊接、不需要胶粘）

图_12

（图注：I 字型冲片扣点端面特写。两片硅钢片叠压后，V 形扣点咬合在一起，从端面看就是一个「I」字型凸缘——这就是无框电机铁芯拼装的关键工艺）

扣点拼装也是无框电机对客户机械精度要求高的根本原因。铁芯内圆没有径向加强，运行时由客户机壳/轴承系统提供支撑。

2. 18N20P 为什么是这块料

齿数/极对数 = 1.8，是分数槽集中绕组的经典搭配。绕组系数高、齿槽转矩小、磁动势谐波含量低。换成 12N20P（齿/极=0.6）或 24N20P（齿/极=1.2），齿槽转矩都会变大。这块料选得稳，是这台电机「小而响应快」的底子。

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四、转子边界：20 段磁钢与实心磁轭

1. 环氧结构胶 + 热风枪拆磁钢

图_13

（图注：转子拆解前俯视图。能直接数出 20 片磁钢沿圆周 N/S 交替排布，外圆有环氧涂层（防止磁钢边角磕碰锈蚀）。中心是钢质实心磁轭+键轴）

磁钢与磁轭的连接是高强度环氧树脂结构胶，不是 AB 胶那种粘接，是工业级单组份热固化环氧（如 3M DP460、Loctite EA E-30CL）。拆法是热风枪 120℃ 加热 30s，让胶层软化到 Tg 以下，刀片从磁钢边缘轻撬。

很多拆机报告把「磁钢能撬下来」归功于环氧粘得不牢。其实是胶的工作温度 Tg ≈ 110~130℃，120℃ 热风正好让胶进入玻璃化转变区。这是工艺特性，不是工艺缺陷。

2. 20 片 N/S 排列：指南针法判极

剥下磁钢后，下一步要确认 20 片的极性排列是不是规范的 N/S 交替。这台用指南针法：

• 拿一个普通指南针，沿转子外圆周慢慢走一圈
• 指南针一端指向 N、一端指向 S，相邻磁钢的指向应该相反
• 20 片共 10 对极（10P），全部交替则判定合格

实际测下来：20 片全部 N/S 交替，无错极。更专业的方法是用高斯计逐片测表面磁场强度（B_r），能同时判断磁性能是否一致。但指南针法对拆机定性已经够用。

3. 镀环氧层：4 个作用，不只是防腐

图_14

（图注：转子磁轭——钢质实心圆筒，剥掉 20 片磁钢后露出。表面残留少量环氧结构胶痕迹（白色斑驳），磁轭外径 Φ35.8mm、内径 Φ30mm、长度 16.1mm）

每片磁钢表面都镀了一层环氧，业内称环氧涂层（Epoxy Coating）。这不是为了好看，是 4 个实打实的作用：

业内还有一种镀镍 + 环氧双层工艺，多见于汽车级伺服。这台只是单层环氧，成本控制考虑。

4. 钢质实心磁轭：为什么不用叠片

磁轭是实心钢材直接机加工的圆柱体，不是 0.35mm 硅钢片叠压。这跟定子铁芯形成鲜明对比。

原因：转子磁场是直流场（永磁体产生），不随时间交变，所以转子磁轭里没有铁损问题。实心钢机加工成本低、强度高、永磁体粘接面规整。换成硅钢片叠压反而是多此一举。但有例外：高速电机或 PWM 高频谐波严重的场合，转子也会出现附加铁损，这种场合磁轭也要叠片或开轴向通风槽。这台 3768 rpm 偏低速，实心磁轭够用。

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五、尺寸验收：卡尺/百分表不会骗人

拆解过程里顺手把几个关键尺寸用卡尺/百分表实测一遍，对比铭牌标注，看哪些对得上、哪些有出入。

1. 铁芯长度：14mm → 实测 14.02mm

图_15

（图注：数显卡尺实测铁芯长度 14.02 mm。铭牌标注 14 mm，差 0.02 mm，在卡尺精度（±0.02 mm）误差范围内，对得上）

2. 转子高度：16.1mm → 实测 16.13mm

图_16

（图注：数显卡尺实测转子高度 16.13 mm。铭牌标注 16.1 mm，差 0.03 mm，仍在卡尺误差内。这 0.03 mm 多半是磁钢端面不齐或漆皮厚度）

3. 端面跳动：客户精度，不是厂精度

图_17

（图注：用百分表实测无框电机装配后的端面跳动。这是客户机械系统的精度指标，不是无框电机厂能决定的——无框电机出厂只有定子+转子两件，机壳、轴、轴承都是客户自己提供）

关于「端面跳动好，是不是说明无框电机厂精度高？」——基本说反了。轴伸端面跳动是客户机加+轴承精度的综合体现。无框电机厂的机加精度藏在气隙里：定子内外圆、磁钢环圆度、气隙均匀性。这些决定齿槽转矩和 NVH，不体现在轴伸上。

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小结

TQ ILM-E50×14 的拆解，说到底就是把一台散掉的无框电机量回数据：环形 PCB 还原接线，扣点铁芯还原工艺，实心磁轭还原磁场性质，卡尺百分表还原尺寸。四句话收住：

• 无框电机拆的是零件，还原的是取舍

  ——你量到的每个尺寸，都是厂家做过的选择题；

• 环形 PCB 一板集成 9 焊点

  ，2 并 3 串，断路即整相开路；

• 定子扣点拼装铁损最低

  ，代价是内圆不能受大径向力；

• 转子实心磁轭只因磁场不交变

  ，换叠片反而多此一举。

照片能确认的是：ILM-E50×14 已从定子、转子、PCB、铁芯散件，拆成 7 类可测零件。气隙、同轴度、轴承预紧、反电动势、温升和负载能力，留给下一篇台架数据回答。

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围绕 ILM-E50×14，我们的一组四连篇（从组装出发，正向走完）：

01独立电机组装：把定子、转子、轴系和机壳组织成完整样件；

02实测与对比：上测试台，用电阻、电感、反电动势、转速和温升数据对照规格书；

03拆解测绘（本篇）：把定子、PCB、转子、铁芯的关键尺寸重新量一遍；

04仿真验证：用 Motor-CAD + Maxwell，把模型、实测和规格书放在同一张对照表里。

关注我们，下一期 TQ ILM-E50×14 仿真验证见。

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本文仅记录 TQ ILM-E50×14 的一套样机及其拆解照片，不代表TQ 官方拆解指导，也不作品牌性能排名。