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关于KV值长期以来的一个错误-低KV扭矩大

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楼主
发表于 2021-4-5 11:42 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
本帖最后由 hunternudt 于 2021-5-27 13:03 编辑

低kv值扭矩大,是指相同的电流。而同电压下,高kv值扭矩大。
总结:相同的尺寸和工艺,A电机kv1000,B电机2000,A电机用6S电池和B电机用3S电池,扭矩-转速曲线一样。也就是说这两者电机的输出效果是一样的,换句话说,这两个电机,只要用相同的桨,那么转速和功率、效率都基本一样。不同在于A电机电流更小,和直流有刷电机统一了。相同质量的绕线(即满槽率),额定功率一样的。线粗的,匝数少,暴力,低电压就能达到额定功率。而线细的,匝数多,需要更高电压才能达到额定功率。但是流过的电流更小。
今天做了一个实验验证。xxd的2212,一个1400kv,一个1000kv,配的同一个桨,7035.测量转速8000时的功率。为避免电调pwm的差异,均是满油门。通过调整供电电压来调整转速。
结果如下:
1000KV电机,8.59V,2.03A,功率17.43w。
1400kv电机, 6.5V,2.57A,功率16.7W。
效率1400kv的还稍微高一点点。原因分析可能是质量把关有差异,满槽率有差异。
我再找找朗宇的1400kv和2450kv的。


原文:
对于相同系列的电机,低KV值版本的电机具有更大的线圈匝数,高KV值电机则相反。但只要它们拥有相同质量的铜线,,它们就会在不同的电压或电流下拥有相同的最大功率,转矩,效率及最大转速。也就是说,缠绕相同质量铜线下,低KV值的电机铜线半径更小,匝数更多,高KV值电机反之。而且,相同定子的电机,能缠绕越多质量铜线其性能越佳(满槽率高)。 举个栗子,系列相同的电机,用相同质量的铜条件下,8匝线圈的电机线电阻是1Ω,4匝线圈的电阻是0.25Ω。阻值相差4倍。因为4匝的时候长度缩短了一倍,截面积扩大了一倍。堵转分析下可知,当8匝电机的电压为4匝电机的两倍的时候,他们的输入功率相同。而且这个时候铜损P = I*I*R恰好4倍和4倍的电阻相抵消,所以两者的铜损也相同。即两者此时硬度相同,也称转速——扭矩特性相同。而当两者的输入电压都相同的时候,其输入功率相差达4倍。这个时候4匝的电机扭矩大得多,同时4匝的电机转速也比8匝的转速快一倍,但是此时4匝电机流过的电流是8匝电机的4倍。 总的来说, 保持D(满槽率)不变改变匝数,这时电机的硬度是不变的,假如低KV值电机的输入电压是高KV值的两倍,这时两个电机的转速扭矩曲线应该是一样的。对于一样的负载,低KV值的电机的电流是高KV值电机的二分之一,又因为低KV值电机的电阻是高KV值的4倍,所以铜损两者是一样的,而两者的输入功率也是一样,所以两者的效率也是一样的。因为定子的大小决定了这个系列的电机能输出的额定功率的大小,所以低KV值电机的好处就是输出对应定子额定功率的时候,需要的电流低,但需要的电压高。而高KV值电机的好处就是能在较低的电压下对应定子的额定功率,但是此时电流较高。而一直流传的一句话“低KV值的电机扭矩大”,是建立在电流相同的这个条件下的。相同定子和满槽率下,4匝的高KV电机和8匝的低KV电机是等价的,前提是前者的输入电压是后者的一半。





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 楼主| 发表于 2024-12-18 14:34 | 只看该作者
zhty93188 发表于 2022-9-23 22:49
还是看自己需求,不考虑重量,价格等其他因素,喜欢油门焊死的我倾向用低KV配高电压。同样功率电压翻倍, ...

有一点需要纠正哈,对单个电芯来说,其实是一样的。同样能量的电池,对电芯压力没有区别。
32
 楼主| 发表于 2024-12-18 14:32 | 只看该作者
zhty93188 发表于 2022-9-23 22:49
还是看自己需求,不考虑重量,价格等其他因素,喜欢油门焊死的我倾向用低KV配高电压。同样功率电压翻倍, ...

高电压小电流,这对电调压力小。
31
发表于 2022-9-23 22:49 | 只看该作者
yuuki 发表于 2022-9-19 15:52
某电直的电机高低kv价格相同.功率相同的情况下.是选高kv电机配6s电池.还是选低kv电机配12s电池?

还是看自己需求,不考虑重量,价格等其他因素,喜欢油门焊死的我倾向用低KV配高电压。同样功率电压翻倍,电流就小了一半。首先对电池放电能力要求就变低了,而且电流减半对整个线路部分压力也小了。电流大了线路发热大,热了电阻就大。电阻大了要保证供电只能再加大电流,不少能量就损耗在了线路上,最后还可能高温导致插头融化,焊点开焊啥的。
30
发表于 2022-9-19 15:52 | 只看该作者
某电直的电机高低kv价格相同.功率相同的情况下.是选高kv电机配6s电池.还是选低kv电机配12s电池?
29
发表于 2022-9-17 08:31 | 只看该作者
分析透彻合理,困惑解决了。有利于我们对电机的合理选择。
28
 楼主| 发表于 2022-4-30 20:24 | 只看该作者
iDIY001 发表于 2022-4-26 23:27
同电压下,如果高KV扭力大,转速还高(肯定啊),那功率(转速*扭矩)不得上天?可能么!

同样电压时, ...

同电压下确实高kv的扭力更大转速更高。
27
发表于 2022-4-26 23:27 | 只看该作者
本帖最后由 iDIY001 于 2022-4-26 23:30 编辑

同电压下,如果高KV扭力大,转速还高(肯定啊),那功率(转速*扭矩)不得上天?可能么!

同样电压时,低KV用大浆,也必须得扭力大。

如果是不同电压或者不同尺寸的无刷条件下说(或比较)KV值,那就毫无意义了。
26
 楼主| 发表于 2022-2-8 12:37 | 只看该作者
rhyzx 发表于 2021-12-12 01:34
感谢lz的硬核分享,很有帮助!
不过我测试了些数据发现还是和理论数据有差距,有点摸不着头脑。
比如5000 ...

第一个,是否规格电机不清楚,另外无刷电调是有效率的;第二个,电调本身是方波,只有正弦波的效率最高。



25
发表于 2022-2-6 17:08 | 只看该作者
rhyzx 发表于 2021-12-12 01:34
感谢lz的硬核分享,很有帮助!
不过我测试了些数据发现还是和理论数据有差距,有点摸不着头脑。
比如5000 ...

我个人认为是因为从电机引出的硅胶线上产生的焦耳热不同导致的。你说的电机,我猜应该是小电机,大概1204级别的,这种电机的硅胶线一般是28AWG的(耐流1.5A),甚至30AWG的(耐流0.8A)。而10000kV的电流大,线损大,效率低。
这是我的个人想法,如果错误欢迎指正
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24
发表于 2021-12-25 10:27 | 只看该作者
楼主分析的对, 电机Kv值不同,输入功率一样的情况下输出的转速和力矩都是一样的。
但不同kv值的电机输入功率相同的情况下,同样的桨输岀拉力的效率却有很大的不同。


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23
发表于 2021-12-12 01:34 | 只看该作者
感谢lz的硬核分享,很有帮助!
不过我测试了些数据发现还是和理论数据有差距,有点摸不着头脑。
比如5000KV 4S同等推力下力效3.5比同规格10000KV 2S力效2.9大不少,满槽率应该差别不会这么大,难道低一倍电压铁损会那么大。
还有比如同电机接4S电池控制油门输出50g推力,相比接2S电池输出50g推力力效要差很多,按理最终给到电机的电压和电流是一样的,不然是电调的铁损么
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22
 楼主| 发表于 2021-5-27 13:04 | 只看该作者
骷髅精灵 发表于 2021-5-26 13:49
这个不是这么算的,低线圈多,线圈电阻要比线圈少的大,所以你要达到高KV的的电流转速,就要高电压,但是这 ...

今天做了实验验证。
xxd的2212,一个1400kv,一个1000kv,配的同一个桨,7035.测量转速8000时的功率。为避免电调pwm的差异,均是满油门。通过调整供电电压来调整转速。
结果如下:
1000KV电机,8.59V,2.03A,功率17.43w。
1400kv电机, 6.5V,2.57A,功率16.7W。
效率1400kv的还稍微高一点点。原因分析可能是质量把关有差异,满槽率有差异。
我再找找朗宇的1400kv和2450kv的。
21
 楼主| 发表于 2021-5-26 16:45 | 只看该作者
本帖最后由 hunternudt 于 2021-5-26 16:47 编辑
骷髅精灵 发表于 2021-5-26 14:03
换个说法就是,

同样在12v的情况下,低KV和高KV达到扭矩一样,但是低KV就要比高KV电流要低,也就是在低 ...

其实你说的就是很多人一直以来的误区。所谓的电流大,是从外部看到。
但是从电机内部看,电流是一样的。因为线圈的圈数不一样了。小电流,但是圈数多,截面电流就大了。
20
 楼主| 发表于 2021-5-26 16:44 | 只看该作者
骷髅精灵 发表于 2021-5-26 13:49
这个不是这么算的,低线圈多,线圈电阻要比线圈少的大,所以你要达到高KV的的电流转速,就要高电压,但是这 ...

其实线圈是一模一样的。
只不过,高kv的是几根线一起绕,低kv的单独绕。但是把电机从中间切开,看横截面,线圈是一样的。
19
发表于 2021-5-26 16:17 | 只看该作者
抛开功率说扭矩就是耍流氓。电力设备都是在提升功率和效率的平衡中前行。常规材料、工艺、原理下功率提升通常伴随效率降低,注意前提条件!航模无刷电机功率密度是相当惊人的,也因为目前航模电机原理没有本质变化,大功率航模电机必然会遇到效率降低的问题,多磁极、外转子、大尺寸前提下等都在进一步提升功率,但是效率降低。这个过程扭矩必然会有些变化,KV并非主角,它仅仅是一种表现而已。核心问题要关心的是功率、效率。
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18
发表于 2021-5-26 14:03 | 只看该作者
换个说法就是,

同样在12v的情况下,低KV和高KV达到扭矩一样,但是低KV就要比高KV电流要低,也就是在低功率下到达高KV的扭矩了,同时发热也小,
这其中的比较复杂,不同线圈的扭矩曲线有很大差异,效率曲线也不在同一个点,并不是是说提高低KV的电压电流就可以到达更大功率,这样违背电机本身铁心磁铁等设计,带来的只会降低效率带来更大的发热量
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发表于 2021-5-26 13:49 | 只看该作者
这个不是这么算的,低线圈多,线圈电阻要比线圈少的大,所以你要达到高KV的的电流转速,就要高电压,但是这时耗电功率也比高KV的大了,因为电压电流上升了
而且不同转速频率也不一样,也就是换相速度也不一样,不过这点影响微乎其微
再说说匝数,电压恒定,匝数越多,产生的磁力越大,但匝数越多,电阻越大,电流越小,转速越慢,这时就需要提高电压来达到大功率,而高电压的电机效率越高,因为功率恒定的情况下,电压越高,电流越小,发热越小
电机线圈其实就是和电磁铁一样,而电磁铁内部就是很细的线绕很多圈来达到大磁力的
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 楼主| 发表于 2021-5-26 09:23 | 只看该作者

同一个厂家的,同样规格的定子,同样的满槽率,理论上线圈一模一样的。区别在于几股线一起绕。
比如说吧,A电机,两股一起绕,绕了10圈,B电机,单股绕了20圈。我们把电机切开,看横截面,这就是完全相同的两个电机。
如果每股线的电流一样,配一样的桨,这两个电机就是完全相同的,效率,功率、发热等等。
要达到这样的效果,B要用更高的电压(具体是不是线性关系我没有研究),此时,A电机的输入电流是b的两倍。
所以这是两个不同KV值的电机,但是其实是等价的。

15
发表于 2021-5-26 08:39 | 只看该作者
hunternudt 发表于 2021-5-25 18:16
并没有。因为电机内部是一样的。

线圈不一样啊
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