无刷的原理和公式

SZSinodrc

我个人认为自制马达，需要了解自己的需求再来自制马达比较好。何为需求？就是你想要用何种电池？电压设定是多少？要采用直驱或者是减速组？再来就是耗电流及推力。想要马儿好又要马儿不吃草，是不太可能的，只能在其中各有取舍。

　　我设定的自制马达规格如左：使用7.4V 1600mA锂电池，耗电在7A以内(马达功率约50W，电池放电系数约4.4C)，采用直驱或减速皆可。

　　以上述条件，无刷马达应采用△接线铜损较小(因线电流=√3*相电流，故马达内线圈电流会较小，以相同的线径来说，铜损自然较小)。

　　我是采用AWG #28号线(直径0.32mm)，每相每极绕21圈，采用△接线，使用7.4V 1600mA锂电池。 以直驱测试，其数据如下：
　　螺旋桨 测量转数(RPM) 测量电池电流(A) 测量马达线电流(A) 换算马达相电流(A) 计算功率(W)
　　4040 15000 6.2A 3.6A 2.1A 45W
　　5025 13000 7.4A 4.3A 2.5A 55W

　　以减速组测试(58/18=3.2)，其数据如下：
　　螺旋桨 测量螺旋桨转数(RPM) 换算马达转速(RPM) 测量电池电流(A) 计算功率(W)
　　7060 6250 20000 4.2A 31W
　　8060 5500 17600 6.2A 46W
　　9070 5000 16000 7.4A 55W

　　你知道你的直流马达输出多少马力吗?
　　为什么马达会过热?是否扭力不足?
　　以下计算可以让你更了解你的马达.
　　只要你有转速表,电压表,电流表,就可以知道你的马达是否在最佳状态下工作.

　　无刷马达/有碳刷马达效能计算
　　扭力常数: Kt=Kb x 1.345  
　　Kt=1345 / kv  
　　消耗电流: I = [V-(Kb x kRPM)] / Rm
　　I = [V-(RPM / kv)] / Rm  
　　输出扭力: J = (Kt x I) - (Kt x Inl)  
　　每分钟转速: kRPM = (V - RmI) / Kb  
　　kRPM = (V - RmI) x kv / 1000
　　输出功率: Po = (J x RPM) / 1345  
　　消耗功率: Pi = V x I  
　　马达效率: Eff = (Po / Pi) x 100  
　　最高效率电流: Ie max = Sqrt [(V x Inl) / Rm]  

　　符号定义:  
　　Eff = 效率  
　　I = 消耗电流值  
　　Iemax=发挥最高效率之电流量  
　　Inl = 无负载量测电流值  
　　J = 扭力 (oz-in)  
　　Kb = 电压常数 (Volt / 1000 RPM)  
　　Kt = 扭力常数 (oz-In / A)  
　　Pi = 消耗功率 (Watts)  
　　Po = 机械输出功率 (Watts)  
　　Rm = 马达内阻  
　　RPM = 每分钟转速  
　　V = 电压  
　　kv = 电压常数 (RPM / V)

　　1 oz-In = 72 g-cm = 7.07 mN.m
　　1 HP = 735.5 W

　　无刷马达范例:
　　以MEGA 16/25/3 为例,kt = 1700 rpm , Rm = 0.017 Ohm
　　计算前需做以下量测
　　假设以7.2V驱动空转,量得转速为12200rpm,电流为26A,装置8x5桨转速为10900rpm,电流为20A

　　kt = 1345 / kv = 0.7912 oz-In/A
　　I = [V-(RPM / kv)] / Rm = [7.2-(10900 / 1700)] / 0.017 = 46.36 A
　　J = (Kt x I) - (Kt x Inl) = (0.7912 x 46.36) - (0.7912 x 26) = 16.109 oz-In
　　kRPM = (V - RmI) x kv / 1000 = (7.2 - 0.017 x 46.36) x 1700 / 1000 = 10.900 kRPM = 10900 RPM
　　Po = (J x RPM) / 1345 = (16.109 x 10900) / 1345 = 130.55 W
　　Pi = V x I = 7.2 x 20 = 144 W
　　Eff = (Po / Pi) x 100 = ( 130.55 / 144 ) x 100 = 90.66 %
　　Ie max = Sqrt [(V x Inl) / Rm] = Sqrt [(7.2 x 26) / 0.017] = 104.9 A

　　碳刷马达范例:
　　以RS-540SH/SF为例,kt = 1458 rpm , Rm = 0.324 Ohm
　　假设以12V驱动空转,量得转速为17500rpm,电流为0.95A,装置负载转速为15080rpm,电流为5.93A

　　kt = 1345 / kv = 0.9225 oz-In/A
　　I = [V-(RPM / kv)] / Rm = [12-(15080 / 1458)] / 0.324 = 5.1144 A
　　J = (Kt x I) - (Kt x Inl) = (0.9225 x 5.1144) - (0.9225 x 0.95) = 3.84 oz-In
　　kRPM = (V - RmI) x kv / 1000 = (12 - 0.324 x 5.1144) x 1458 / 1000 = 15.080 kRPM = 15080 RPM
　　Po = (J x RPM) / 1345 = (3.84 x 15080) / 1345 = 43.05 W
　　Pi = V x I = 12 x 5.93 = 71.16 W
　　Eff = (Po / Pi) x 100 = ( 43.05 / 71.16 ) x 100 = 60.5 %
　　Ie max = Sqrt [(V x Inl) / Rm] = Sqrt [(12 x 0.95) / 0.324] = 5.93 A

ss露ss

好复杂，谢谢了

xin欣

看不懂

SZSinodrc

oakli

有点复杂哦，希望深入浅出点