第三部分：三相多繞組多極內(nei) 轉子電機

      我們(men) 再來看一個(ge) 複雜點的，圖(a)是一個(ge) 三相九繞組六極（三對極）內(nei) 轉子電機，它的繞組連線方式見圖 (b)。從(cong) 圖(b)可見，其三相繞組也是在中間點連接在一起的，也屬於(yu) 星形聯結方式。一般而言，電機的繞組數量都和永磁極的數量是不一致的（比如用9繞組6極，而不是6繞組6極），這樣是為(wei) 了防止定子的齒與(yu) 轉子的磁鋼相吸對齊。

 

其運動的原則是：轉子的N極與(yu) 通電繞組的S極有對齊的運動趨勢，而轉子的S極與(yu) 通電繞組的N極有對齊的運動趨勢。

即為(wei) S與(yu) N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的區別。

好吧，還是再幫大家分析一下吧，

第一階段：AB相通電

 

第二階段：AC相通電

 

第三階段：BC相通電

 

第四階段：BA通電

 

第五階段：CA通電

第六階段：CB通電

 

以上為(wei) 六個(ge) 不同的通電狀態，其中經曆了五個(ge) 轉動過程。每個(ge) 過程為(wei) 20度。

 

第四部分：外轉子無刷直流電機

       看完了內(nei) 轉子無刷直流電機的結構，我們(men) 來看外轉子的。其區別就在於(yu) ，外轉子電機將原來處於(yu) 中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機運行時，是整個(ge) 外殼在轉，而中間的線圈定子不動。外轉子無刷直流電機較內(nei) 轉子來說，轉子的轉動慣量要大很多（因為(wei) 轉子的主要質量都集中在外殼上），所以轉速較內(nei) 轉子電機要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運用的無刷電機

       順便囉嗦一下吧。無刷電機KV值定義(yi) 為(wei) ：轉速/V，意思為(wei) 輸入電壓每增加1伏特，無刷電機空轉轉速增加的轉速值。比如說，標稱值為(wei) 1000KV的外轉子無刷電機，在11伏的電壓條件下，最大空載轉速即為(wei) ：11000rpm（rpm的含義(yi) 是：轉/分鍾）。

同係列同外形尺寸的無刷電機，根據繞線匝數的多少，會(hui) 表現出不同的KV特性。繞線匝數多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大；繞線匝數少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機2204電機的極限電流，單電機能彪上25A，而2212係列電機15A都上不了。

外轉子無刷直流電機的結構：

       分析方法也和內(nei) 轉子電機類似，大家可以自己分析一下，根據右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉子永磁體(ti) 的N極與(yu) 定子繞組的S極有對齊（吸引）的趨勢，轉子永磁體(ti) 的S極與(yu) 定子繞組的N極有對齊（吸引）的趨勢，從(cong) 而驅動電機轉動。

       經典無刷電機2212 1000kv電機結構分析。

 

圖為(wei) 2212電機的（解剖圖）

其結構如下：定子繞組固定在底座上，轉軸和外殼固定在一起形成轉子，插入定子中間的軸承。

圖為(wei) xxd2212線圈拆解圖

圖為(wei) 12繞組14極（即7對極），電機繞組繞發圖。

後麵畫出了6種兩(liang) 相通電的情形，可以看出，盡管繞組和磁極的數量可以有許多種變化，但從(cong) 電調控製的角度看，其通電次序其實是相同的，也就是說，不管外轉子還是內(nei) 轉子電機，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進行通電換相。當然，如果你想讓電機反轉的話，電子方法是按倒過來的次序通電；物理方法直接對調任意兩(liang) 根線，假設A和B對調，那麽(me) 順序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有沒有發現這裏順序就完全倒過來了。

AB相通電

AC相通電

BC相通電

BA相通電

CA相通電

CB相通電

要說明一下的是，由於(yu) 每根引出線同時接入兩(liang) 個(ge) 繞組，所以電流是分兩(liang) 路走的。這裏為(wei) 使問題盡量簡單化，下麵幾個(ge) 圖中隻畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出，另一路電流的具體(ti) 情況放在後麵進行分析，涉及到電路檢測換相位置。

 

無刷電機中的專(zhuan) 業(ye) 名詞

 

額定電壓：也就是無刷電機適合的工作電壓，其實無刷電機適合的工作電壓非常廣，額定電壓是指定了負載條件而得出的情況。例如說，2212-850KV電機指定了1045螺旋槳的負載，其額定工作電壓就是11V。如果減小負載，例如帶7040螺旋槳，那這個(ge) 電機完全可以工作在22V電壓下。但是這個(ge) 工作電壓也不是無限上升的，主要受製於(yu) 電子控製器支持的最高頻率。所以說，額定工作是由工作環境決(jue) 定的。

KV值：有刷直流電機是根據額定工作電壓來標注額定轉速的，無刷電機引入了KV值的概念，而讓用戶可以直觀的知道無刷電機在具體(ti) 的工作電壓下的具體(ti) 轉速。實際轉速=KV值*工作電壓，這就是KV的實際意義(yi) ，就是在1V工作電壓下每分鍾的轉速。無刷直流電機的轉速與(yu) 電壓呈正比關(guan) 係，電機的轉速會(hui) 隨著電壓上升而線性上升。例如，2212-850KV電機在10V電壓下的轉速就是：850*10=8500RPM(RPM，每分鍾轉速)。

轉矩：(力矩、扭矩)電機中轉子產(chan) 生的可以用來帶動機械負載的驅動力矩，我們(men) 可以理解電機的力量。

轉速：電機每分鍾的轉速，一般用RPM表示。 

最大電流：電機能夠承受並安全工作的最大電流

最大功率：電機能夠承受並安全工作的最大功率 功率=電壓*電流

無刷電機功率和效率

我們(men) 可以簡單的理解為(wei) 電機輸出功率=轉速*扭矩，在同等的功率下，轉矩和轉速是一個(ge) 此消彼長的關(guan) 係，即同一個(ge) 電機的轉速越高，必定其轉矩越低，相反也依然。不可能要求個(ge) 電機的轉速也更高，轉矩也更高，這個(ge) 規律通用於(yu) 所有電機。例如：2212-850KV電機，在11V的情況下可以帶動1045槳，如果將電壓上升一倍，其轉速也提高一倍，如果此時負載仍然是1045槳，那該電機將很快因為(wei) 電流和溫度的急劇上升而燒毀。

每個(ge) 電機都有自己的力量上限，最大功率就是這個(ge) 上限，如果工作情況超過了這個(ge) 最大功率，就會(hui) 導致電機高溫燒毀。當然，這個(ge) 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(wei) ：Q=I2R，導體(ti) 的發熱與(yu) 電流的平方是正比關(guan) 係，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導致發熱減少，使得最大功率增加。這也解釋了為(wei) 什麽(me) 在專(zhuan) 業(ye) 的航拍飛行器上，大量使用22.2V甚至30V電池來驅動多軸飛行器，高壓下的無刷電機，電流小、發熱小、效率更高。

經常有人問：2208 1000KV和2216 1000KV有什麽(me) 不同，都是1000KV，不是都一樣嗎?嗬嗬，差別可大了。

在電機直徑、KV值都一樣的情況下，電機更高的電機自然功率越大，功率越大的電機自然能夠帶動的負載越大。好比一個(ge) 男人100斤，一個(ge) 男人160斤，你讓他們(men) 去背一袋50斤的大米，100斤的男人雖然說稍稍有點吃力但也能背，160斤的男人覺得是小菜。但，如果是讓他們(men) 背兩(liang) 袋米呢?160斤的男人咬咬牙也背起來了，100斤的男人恐怕腰都直不起來，這就是他們(men) 的差異。對於(yu) 電機來說，工作越輕鬆，效率越高，利用前麵的理論就是，鐵耗也低銅耗也低。
 

記住這個(ge) 公式（劃重點）：扭矩與(yu) 電流的平方成正比
隨著電機工作的越來越累，它的效率會(hui) 迅速的降低。所以說選擇多軸電機，必須選擇合適功率電機以及與(yu) 他搭配的螺旋槳，讓電機工作在相對輕鬆的狀態，一般來說懸停時工作功率是最大功率的30-45%之間比較好。不可小牛拉大車，也不能大牛拉小車。

無刷電機電壓與(yu) 效率的關(guan) 係

先上兩(liang) 個(ge) 公式：
1、功率=電壓*電流
2、發熱量=電流的平方*電阻

由公式得出兩(liang) 個(ge) 結論：在同功率下，電壓越高電流越小，並推出：在同功率下，電壓越高發熱量越小。最後得出結論：同一個(ge) 飛行器，使用的電壓越高，電流越小並且發熱越少，效率越高。

現在知道為(wei) 什麽(me) 高壓電線要上100KV甚至220KV、550KV(這個(ge) KV是千伏)的高電壓了吧。

當然，飛行器是需要電池進行驅動的，準確的說是鋰電池，鋰電池的片數自然取決(jue) 於(yu) 電池的大小，越大的電池自然能做的越高電壓。所以在電壓這方麵，其實我們(men) 能做的並不多，因為(wei) 市場上的電池很多都是係列化的，比如說450這樣的機型，你可以去找450直升機的6S電池，但是價(jia) 格很高，而且需要的電調價(jia) 格也要高一些。所以在電壓這方麵我們(men) 應該做的就是：盡量避免大機型用低壓電池，那樣會(hui) 造成工作電流相對高一些，從(cong) 而銅耗較大。同時，也要避免小型飛機用高壓電池，那樣電池的重量太大。


關(guan) 於(yu) 無刷電機的磁極對數

磁場的旋轉速度又稱同步轉速，它與(yu) 三相電流的頻率和磁極對數p有關(guan) 。若定子繞組，在任一時刻合成的磁場隻有一對磁極(磁極對數p=1)，即隻有兩(liang) 個(ge) 磁極，對隻有一對磁極的旋轉磁場而言,三相電流變化一周,合成磁場也隨之旋轉一周，如果是50hz的交流電，旋轉磁場的同步轉速就是50轉/秒或3000轉/分，在工程技術中，常用轉/分（r/min）來表示轉速。 如果定子繞組合成的磁場有兩(liang) 對磁極(磁極對數p=2)，即有四個(ge) 磁極，可以證明，電流變化一個(ge) 周期，合成磁場在空間旋轉180度，由此可以推廣得出：p對磁極旋轉磁場每分鍾的同步轉速為(wei) n=60f/p。

當磁極對數一定時，如果改變交流電的頻率，則可改變旋轉磁場的同步轉速，這就是變頻調速的基本原理。由於(yu) 電機的磁極是成對出現的，所以也常用極對數表示。
 

關(guan) 於(yu) 無刷電機的磁鐵
 

模界的無刷電機幾乎100%用的“磁王”——釹鐵硼磁鐵，用磁王來形容釹鐵硼磁鐵是當之無愧的，釹鐵硼磁鐵是我們(men) 生活中常見的黑乎乎的鐵氧體(ti) 磁鐵磁性的3倍！當然了，價(jia) 格更是鐵氧體(ti) 磁鐵的10倍以上。無刷電機終歸屬於(yu) 永磁電機，而永磁電機的功率、特點等特性完全取決(jue) 於(yu) 磁鐵。基本可以說吧，磁鐵的體(ti) 積與(yu) 牌號決(jue) 定了電機的最大功率。

另外還有磁鐵形狀上的差異，如果拆開一些廉價(jia) 的電機你就會(hui) 有一個(ge) 發現，絕大部分的磁鐵形狀都是方片行。方片形的磁鐵加工簡單，價(jia) 格相對便宜，自然成了追求成本電機的最佳選擇。而很多品牌電機選擇了弧形磁鐵，弧形可以保證磁鐵和矽鋼片的氣隙一直保持一致，似乎功率上和效率上都勝過了方形磁鐵一籌。但是，在拆開一些電機也發現了被稱之為(wei) 麵包型的磁鐵，他們(men) 能夠和鐵殼完整的貼合在一起，和矽鋼片的距離卻是和方形磁鐵一樣，都不是一致的。關(guan) 於(yu) 這種磁鐵，在請教了一些業(ye) 內(nei) 人士，他們(men) 確信這種磁鐵比弧形磁鐵效果還要更佳，在此不做結論。