转一贴:无刷电机的原理和公式
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 = / Rm
I = / 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 = / Rm = / 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 = / Rm = / 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
电子变速器(Electronic Speed Control)是"电动遥控模型车(EP CAR 简称电车)"的动力输出控制心脏,我们一般把"电子变速器"简称为"电变/电调或者ESC\"
在电变还没有制造出来的时候,电车是靠机械变速器(Mechanical Speed Control 简称"机变"),来完成"输出电流大小控制"这项任务的.机械变速器,其实就是一个小型"滑动变阻器",电流输入机变,机械变速器靠改变其上面的电阻来控制的电流输出的大小,这样电流最终流向电动机(马达),电流大小影响马达的转速,这样就实现了"车速的(变化)控制了.
机械变速器结构简单,它只能完成电流的大小控制(靠一个舵机<servo>做转动来物理改变电阻大小),根本没有起到"电流增压"作用,可以想象,使用机械变速器的电车,车速是非常慢的..
电子变速器的出现,电车的车速马上提升到另外一个"数量级",为什么使用电变的车子会快这么多,大家都是使用相同的电池,马达?原因很简单,电子变速器是有"电流增压"作用,电变内部电路有一套FET管(我们暂时不深入探讨FET的特性,我们把FET理解成"增压管"就可以了)..电流输入电子变速器,内部电路接收来自接收机的信号,根据信号,把电流作出合适的增压,然后把"增压"后的电流输出到马达..看看现今电子变速器的一些参数你就可以想象它的威力了,瞬间输出电流(峰值)可达:800A以上,连续输出电流可达:180A以上..用这么大的电流推动马达,车速会多么的高!
相对机械变速器,电子变速器体积细小(独立的一个组件,占用一个通道),重量轻..机械变速器从性能方面是无法和电子变速器相比的..唯一可比之处就是"价格"..机械变速器和电子变速器在性能上是两个不同的数量级,在价格上几乎也是两个不同的数量级..高级的电子变速器大多数要接近一千员人民币(甚至更高),而机械变速器是一些入门套件车附送的..所以,如果还在使用机变的朋友,可以的话请更换为电子变速器,你车子的潜能可以马上得到发挥..
原文地址:
http://www.2276650.com/Aircraft/Knowledge_4.htm 已阅
感谢分享 mark mark mark CPU风扇电机是无刷电机吗 mark mark mark Follow it mark 无刷电机又贵又难搞，为什么不选有刷电机的方案，把重点放在PID算法上？ 学习了，顶起 好东西，mark一下，以后需要用的时候慢慢研究
页:
[1]