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以下文字為作者參考書籍資料并作自我理解一字一字碼出來，而非簡單的復(fù)制粘貼。如有不同意見和看法，歡迎溝通！ 一、 無刷直流電機(jī)基本概念 無刷直流電機(jī)是隨著半導(dǎo)體電子技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新型機(jī)電一體化電機(jī)，它是現(xiàn)代電子技術(shù)（包括電子電力、微電子技術(shù)）、控制理論和電機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 和普通的有刷直流電機(jī)利用電樞繞組旋轉(zhuǎn)換向不同，無刷電機(jī)是利用電子換向并磁鋼旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。普通的直流電機(jī)是利用碳刷進(jìn)行換向的，碳刷換向存在很大的缺點(diǎn)，主要包括1、機(jī)械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦、電磁干擾、噪聲大、壽命短。2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、故障多，需要經(jīng)常維護(hù)。3、由于換向器存在，限制了轉(zhuǎn)子慣量的進(jìn)一步下降，影響了動態(tài)性能。 而無刷直流電機(jī)的命名就說明了電機(jī)的特性：在電機(jī)性能上和直流電機(jī)性能相近，同時電機(jī)沒有碳刷。無刷電機(jī)是通過電子換向達(dá)到電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)目的的。 無刷電機(jī)的換向模式分為方波和正弦波驅(qū)動，就其位置傳感器和控制電路來說，方波驅(qū)動相對簡單、價廉而得到廣泛利用。目前，絕大多數(shù)無刷電機(jī)采用方波驅(qū)動，目前市場上的模型電機(jī)全部是方波驅(qū)動。 二、 無刷電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢及劣勢 無刷電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢： 1、 良好的可控性、寬調(diào)速范圍。 2、較高的可靠性、工作壽命長、無需經(jīng)常維護(hù)。 3、功率因數(shù)高、工作效率高、功率密度大。 同樣的，無刷直流電機(jī)也存在一定的技術(shù)劣勢 1、 需要電子控制器才能工作，增加了技術(shù)復(fù)雜性和成本、降低了可靠性。 2、轉(zhuǎn)子永磁材料限制了電機(jī)使用環(huán)境，不適用于高溫環(huán)境。 3、有明顯的轉(zhuǎn)矩波動，限制了電機(jī)在高性能伺服系統(tǒng)、低速度紋波系統(tǒng)的應(yīng)用。 三、無刷電機(jī)基本參數(shù) 命名：外轉(zhuǎn)子電機(jī)的命名原則，各個廠家有所不同，有以電機(jī)定子的直徑高度來命名，也有以電機(jī)的直徑高度來命名，我司的電機(jī)都是以電機(jī)定子的直徑與高度來命名。例如2212電機(jī)，指的是該電機(jī)定子直徑22MM，高度8MM。 定子直徑：硅鋼片定子的直徑 定子高度（厚度）：硅鋼片定子的高度 鐵芯極數(shù)（槽數(shù)）：定子硅鋼片的槽數(shù)量 磁鋼極數(shù)（極數(shù)）：轉(zhuǎn)子上磁鋼的數(shù)量 匝數(shù)（T）：電機(jī)定子槽上面所繞漆包線的圈數(shù)，注意，常規(guī)匝數(shù)指的是相鄰2個槽所繞線圈數(shù)量的和，即一個槽繞8圈，另外一個也是8圈，就是16T。 KV值：電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，越大電機(jī)轉(zhuǎn)速越大。電機(jī)轉(zhuǎn)速=KV值*工作電壓。 空載電流：指定電壓下，電機(jī)無任何負(fù)載的工作電流 相電阻：電機(jī)連接完畢后，2個接點(diǎn)之間的電阻值 最大持續(xù)電流：該電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大安全電流 最大持續(xù)功率：該電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大安全功率 功率=電壓*電流 電機(jī)重量：電機(jī)的重量 軸徑：轉(zhuǎn)軸的直徑 四、無刷直流電機(jī)的幾個重要參數(shù)解析 1、額定電壓 無刷電機(jī)適合的工作電壓，其實(shí)無刷電機(jī)適合的工作電壓非常廣，額定電壓是指定了負(fù)載條件而得出的情況。例如說，2212-850KV電機(jī)指定了1045螺旋槳的負(fù)載，其額定工作電壓就是11V。如果減小負(fù)載，例如帶7040螺旋槳，那這個電機(jī)完全可以工作在22V電壓下。但是這個工作電壓也不是無限上升的，主要受制于電子控制器支持的最高頻率。所以說，額定工作是由工作環(huán)境決定的。 2、KV值 有刷直流電機(jī)是根據(jù)額定工作電壓來標(biāo)注額定轉(zhuǎn)速的，無刷電機(jī)引入了KV值的概念，而讓用戶可以直觀的知道無刷電機(jī)在具體的工作電壓下的具體轉(zhuǎn)速。實(shí)際轉(zhuǎn)速=KV值*工作電壓，這就是KV的實(shí)際意義，就是在1V工作電壓下每分鐘的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓呈正比關(guān)系，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會隨著電壓上升而線性上升。例如，2212-850KV電機(jī)在10V電壓下的轉(zhuǎn)速就是：850*10=8500RPM （RPM，每分鐘轉(zhuǎn)速）。 KV值與匝數(shù)是呈反比例關(guān)系的，例如2212-850KV，匝數(shù)是30T（15圈），那在28T的情況下的KV值是：850KV*30T/28T=910KV。 3、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩：（力矩、扭矩）電機(jī)中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的可以用來帶動機(jī)械負(fù)載的驅(qū)動力矩，我們可以理解電機(jī)的力量。 轉(zhuǎn)速：電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速。 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速在同一個電機(jī)內(nèi)永遠(yuǎn)是一個此消彼長的關(guān)系，基本可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積是一個定數(shù)，即同一個電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，必定其轉(zhuǎn)矩越低，相反也依然。不可能要求個電機(jī)的轉(zhuǎn)速也更高，轉(zhuǎn)矩也更高，這個規(guī)律通用于所有電機(jī)。例如：2212-850KV電機(jī)，在11V的情況下可以帶動1045槳，如果將電壓上升一倍，其轉(zhuǎn)速也提高一倍，如果此時負(fù)載仍然是1045槳，那該電機(jī)將很快因為電流和溫度的急劇上升而燒毀。 4、最大電流和最大功率 最大電流：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大電流 最大功率：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大功率 功率=電壓*電流 每個電機(jī)都有自己的力量上限，最大功率就是這個上限，如果工作情況超過了這個最大功率，就會導(dǎo)致電機(jī)高溫?zé)龤А．?dāng)然，這個最大功率也是指定了工作電壓情況下得出的，如果是在更高的工作電壓下，合理的最大功率也將提高。這是因為：Q=I²，導(dǎo)體的發(fā)熱與電流的平方是正比關(guān)系，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導(dǎo)致發(fā)熱減少，使得最大功率增加。 這也解釋了為什么在專業(yè)的航拍飛行器上，大量使用22.2V甚至30V電池來驅(qū)動多軸飛行器，高壓下的無刷電機(jī)，電流小、發(fā)熱小、效率更高。 5、槽極結(jié)構(gòu) （N：槽數(shù)，P：極數(shù)） 模型常見的內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)有：3N2P（有感電機(jī)常用）、12N4P（大部分內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)） 模型常見的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)有：9N6P、9N12P、12N8P、12N10P、12N14P、18N16P、24N20P。 模型用內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)極數(shù)不高的原因：目前內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)多用于減速使用，所以要求的轉(zhuǎn)速都比較高。電子轉(zhuǎn)速=實(shí)際轉(zhuǎn)速*電機(jī)極對數(shù)，電子控制器支持的最高電子轉(zhuǎn)速往往都是一個定數(shù)，所以如果電機(jī)極對數(shù)太高的話，支持的最高電機(jī)轉(zhuǎn)速就會下降，所以目前的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)極數(shù)都是4以內(nèi)。 關(guān)于12N4P內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)：屬于整數(shù)槽電機(jī)，大量使用于模型內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)使用單層繞組分布繞線。 模型用外轉(zhuǎn)子電機(jī)都是分?jǐn)?shù)槽電機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能如下： 1、N必須是3的倍數(shù)，P必須是偶數(shù)（磁鋼必須是成對的，所以必須是偶數(shù)）。 2、P數(shù)越小，最高轉(zhuǎn)速越高。例如12N10P的最高轉(zhuǎn)速肯定低于12N16P，反之亦然。 3、N比P大，則相對轉(zhuǎn)速更高。9N6P最高轉(zhuǎn)速肯定高于9N12P，反之亦然。 5、同樣的N，P越大扭力越強(qiáng)。扭力，12N16P大于12N14P大于12N10P。 6、N和P之間不能整除，比如12N6P。 外轉(zhuǎn)子槽極結(jié)構(gòu)與應(yīng)用領(lǐng)域：9N6P減速使用于400-500級別的直升機(jī)模型以及小型涵道、9N12P直驅(qū)使用于小型固定翼或者其他模型、12N8P減速使用于500-700直升機(jī)模型或者直驅(qū)使用于中大型涵道、12N10P減速使用于600-800直升機(jī)模型、12N14P直驅(qū)使用于大部分固定翼和船模，高于12槽結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)多見于多軸飛行器。 五、有感電機(jī)與無感電機(jī) 有感電機(jī)的優(yōu)勢：運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、啟動平穩(wěn) 有感電機(jī)的劣勢：1、在高溫、振動等條件下由于傳感器的存在使系統(tǒng)的可靠性降低。 2、 傳感器連接線多不便安裝、易引起電磁干擾。 3、 傳感器的安裝精度直接影響電機(jī)運(yùn)行性能，特別是在多極電機(jī)安裝精度難以保證。 4、 占用空間，限制電機(jī)小型化。 無感電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、安裝方便 無感電機(jī)的缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子位置檢測精度降低，運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低，啟動不如有感電機(jī)平穩(wěn)。 什么是有感電機(jī)：傳統(tǒng)的無刷電機(jī)都安裝有霍爾傳感器，利用霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 什么是無感電機(jī)：去除霍爾傳感器，利用電子控制器檢測電機(jī)的反電動勢變化從而確定轉(zhuǎn)子位置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 六、外轉(zhuǎn)子無刷與內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷 外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)動慣量大、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、磁鐵好固定。 外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的缺點(diǎn)：定子熱量無法排出、內(nèi)部工作環(huán)境部封閉，外部雜物可能進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部影響運(yùn)轉(zhuǎn)。 內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：繞組與外殼直接接觸，熱量可直接排出，電機(jī)內(nèi)部與外部隔絕，避免外部雜物進(jìn)入內(nèi)部。 內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的缺點(diǎn)：扭矩不如外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)、磁鐵固定較為復(fù)雜。 七、常見電機(jī)類型 電機(jī)的概念：電機(jī)是指利用電磁感應(yīng)定律進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置。 電機(jī)包括：電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器 按工作電源可分為：直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、交直流電動機(jī) 直流電機(jī)主要包括包括：永磁直流電機(jī)、永磁無刷電機(jī) 直流電機(jī)安裝勵磁方式主要包括：他勵、串勵、復(fù)勵、并勵。 交流電機(jī)主要包括：單相異步電機(jī)、三相異步電機(jī)。 |
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