我终于明白四轴电机的选择了（原创，目前国内第一帖）
本帖最后由 kmani 于 2013-5-30 13:40 编辑第一：不是高低kv的区别。
第二：基本上1000kv以内的电机只要不出现磁饱和，他们带同一个桨的力效基本是相同的（差别只有内阻发热带来的很小的区别）。
解释：不同kv的电机带同一只桨，在转速一样时，电机的磁滞和涡流损耗是一样的，差比只有内阻发热功耗。又因为有效功率(划桨)一样，因而总输入功率基本一样。当然力效也就一样了。
所以电机是怎么选择呢？看下文
首先确定每个电机所需要的最大拉力；
其次去TB找，看哪个电机在这个最大拉力下基本上还没有磁饱和。在这个最大拉力下，磁场强度B越小越好，这样磁饱和以及涡流损耗就很小。
最后，看看价格合适不，不合适再选其他的电机。
解释1：这里我没涉及电机kv值，因为它对力效基本没有影响（它的影响只有铜损，也就是内阻发热，kv越小的电机发热就越小，这是在线径一样情况下得出的）。
但是呢，还不不能选择kv太高的电机，因为kv太高了，电流很大，这个时候内阻发热就显著了。
解释2：什么样的电机在线圈磁场强度很小时就能产生很大的力矩呢？
当然是：转子和定子之间气隙小、定子直径与高度乘积大、铁芯导磁率好的电机。这里我们最容易看到的就是定子直径与高度的乘积，这个值越大越好(当然不能太大了，不然电机重啊)
以上选择方法有个问题，就是我们怎么知道电机在最大拉力下有没有磁饱和呢。
确实这个问题很难确定。
我有个估计方法，如下
先找两个同一个厂家同一个系列的不同型号的电机，你如朗宇的V4014和V3508，根据我上面所述，显然在获得相同转矩时V3508更容易磁饱和 (这货直径小，高度也小啊，相同的电磁力乘以更大的半径将获得更大的力矩)，所以呢在V3508出现磁饱和时，V4014肯定还没有饱和。再根据我说的，没有出现磁饱和时，力效基本是一样。你去查这两个电机的力效，你会发现在某个拉力之前，两个电机的力效基本一样，过了这个拉力之后，你会明显发现V3508的力效低于V4014。那么这个拉力就是磁饱和时的拉力。只要这个最大拉力满足要求就可以了，要是不满足就只能选择定子直径高度乘积更大的电机了。
为了方便大家对比数据，我给出我用的几个电机型号，大家可以去TB搜索。
V4014电机、V4010电机、V3508电机
其中V3508这个电机在1250g拉力以后力效会明显的小于V4014的，说明V3508这1250g拉力之后就会出现较为明显的磁损和涡流损失，其中磁损占大部分。
有的店家的网页内有测试数据，大家可以对比参数。记得对比时，桨要选择一样的，电压可以不一样，力效和电压无关。
解释：为什么直升机的发动机需要减速才能带大桨，而电机却不需要减速就可以带大桨?
因为假如发动机不减速，必然带不动大桨，导致发动机转速很低，转速低输出功率就小，这样更带不动大桨了，只有减速才能使发动机转的很快，还可以增大扭矩带大桨。
但是电机就不一样了，大桨会让电机转速降低，但是电机转速降低之后，反电动势减小，线圈上有效电压增大，于是电流增大。这样还是能输出很大的功率。当然这是在磁滞损耗和涡流损耗没有明显增大的前提下。一旦电机的磁滞损耗明显增大，电机的输出功率就会明显减低。
在电机没有明显磁饱和时，带的桨越大越好(也不能无限大啊，相对来说)，越大的桨力效越高。
附件是电机参数所在网站
学习了，呵呵 我先占个位置，方便后来修改不对的地方。 帮顶了~~~支持楼主~~ 学习下，现在都不知道怎么选择电机呢 四轴电机选择,mark! 帮顶了。{:lol:} 四轴电机选择,mark! {:handshake:}{:handshake:}{:handshake:} 我要顶起来，让更多的人看到...... 应该在选完、买来，测试过了再重新思考。 pitolan 发表于 2013-5-30 12:19 static/image/common/back.gif
应该在选完、买来，测试过了再重新思考。
嗯，我经过了思考，也对比了这些电机的实测参数。此外我一个好友也做实验验证过了。 还是有关系的，你把因果关系理解反了。
首先是桨决定了转速，然后才是转速决定电机的KV选择。
你总结出的不是桨和KV的关系，而是电机铁心决定了最大输出功率，无论最佳扭矩转速是高还是低。
再来一条规律，就是漆包线是圆的，同样的绕线窗口也有个最佳线径范围（不能铁心没饱和线就先过流了），所以电机KV不能任意，要绕线窗口够大才能做到低KV，这就是低KV电机普遍采用盘式结构的原因。 本帖最后由 kmani 于 2013-5-30 12:43 编辑
gzhuli 发表于 2013-5-30 12:26 static/image/common/back.gif
还是有关系的，你把因果关系理解反了。
首先是桨决定了转速，然后才是转速决定电机的KV选择。
你总结出的不 ...
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=734845&extra=&page=1
你看这个帖子17楼的实验，不同kv的电机带相同的桨，在转速一样时，电流基本一样（同一个电压源）。
我上一篇帖子里面的理解也是先设计桨再选kv，但是在我思考为啥直升机的发动机需要减速带桨，而电机却可以不用减速带桨之后，就明白了不是kv值来决定桨的。
任何结构一样、kv值不一样的电机，在磁损、铁损明显增大之前力效基本都是一样的，你可以看测试数据。 kv是神马意思？{:loveliness:} 本帖最后由 kmani 于 2013-5-30 12:47 编辑
tim 发表于 2013-5-30 12:40 static/image/common/back.gif
kv是神马意思？
kv的含义：电机空载时，电机两端加载1v电压时，电机的转速。单位是 转每分钟 r/min
四轴电机kv值在500以内比较好。在产生相同的转矩时，kv值大了，铁损很容易明显增大，效率会降低。 kmani 发表于 2013-5-30 12:45 static/image/common/back.gif
kv的含义：电机空载时，电机两端加载1v电压时，电机的转速。单位是 转每分钟 r/min
四轴电机kv值在500以 ...
{:handshake:} 受教了，谢谢楼主！ 好东西，就需要这样的技术贴 kmani 发表于 2013-5-30 12:39 static/image/common/back.gif
http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=734845&extra=&page=1
你看这个帖子17楼的实验， ...
这个在另一个帖子里已经说过了，输入电流和电机线圈电流是两回事嘛，负载功率一样，输入功率差别也不会太大，效率相差最多在几个百分点。
高低KV的主要差别是在油门曲线上，高KV电机配大桨的结果就是油门可能只有一半不到就达到最大功率点了，油门再大就要饱和了，这时你要么降低电池电压，要么选低KV电机，要么换小桨，对不？电池电压选择有限，桨又影响效率，最后就是KV的选择范围最大了。 本帖最后由 kmani 于 2013-5-30 13:10 编辑
gzhuli 发表于 2013-5-30 13:02 static/image/common/back.gif
这个在另一个帖子里已经说过了，输入电流和电机线圈电流是两回事嘛，负载功率一样，输入功率差别也不会太 ...
嗯，高kv的电机很容易因为铁损（涡损和磁损）急剧增大导致电机效率减低，同时磁饱和会导致电机输出无力，表现就是增加油门，桨的转速增大的很慢，也就是饱和了。
矽钢片最大磁场是1.8T，大电流下很容易就饱和了。 kmani 发表于 2013-5-30 13:08 static/image/common/back.gif
嗯，高kv的电机很容易因为铁损（涡损和磁损）急剧增大导致电机效率减低，同时磁饱和会导致电机输出无力， ...
油门还和电调PWM分辨率有关，线圈电流又和电调MOSFET损耗有关，这玩意叫牵一而发动全身啊。 本帖最后由 kmani 于 2013-5-30 13:27 编辑
gzhuli 发表于 2013-5-30 13:11 static/image/common/back.gif
油门还和电调PWM分辨率有关，线圈电流又和电调MOSFET损耗有关，这玩意叫牵一而发动全身啊。 ...
我说的都是大概，具体计算时，我都不知怎么下手，太麻烦了。
我都没计算，因为我不会算.....
好帖，学习了，磁滞损耗和涡流损耗是怎么测出来的？ flywings 发表于 2013-5-30 19:29 static/image/common/back.gif
好帖，学习了，磁滞损耗和涡流损耗是怎么测出来的？
普通的四轴电机，没有磁饱和时，它俩总共的损耗还不到1瓦特。
一旦明显磁饱和，它俩损耗急剧增大。
0.2mm的矽钢片，在50HZ幅值为1.5T的正弦磁场变化下，每千克矽钢片只消耗了0.9W的功率（厂家数据）。
估算：50转每秒，我们换向频率按150HZ，再加上PWM开关影响，实际换向频率按400HZ计算（这已经算是很高的频率了）。
每个电机定子重量按 60g计算。
铁损=0.9x0.06x（400/50）^1.3=0.86瓦 谢谢了学习 好贴！！电机参数选择。 学习了，谢谢楼主啊 原创的东西 要顶！ woshisangao 发表于 2013-5-31 21:47 static/image/common/back.gif
学习了，谢谢楼主啊
不客气，都是互相学习。
PS:我在这个坛子里也学到了好多，一直以来不知道如何回馈各位坛友。 我KV1000的XXD电机，12V供电下空载可以到12000转，带上9050的三叶浆后就只能到7000多点了，电机发烫，这应该是磁饱和了吧。 kmani 发表于 2013-5-31 22:01 static/image/common/back.gif
不客气，都是互相学习。
PS:我在这个坛子里也学到了好多，一直以来不知道如何回馈各位坛友。 ...
要是大家都能像你这样的话，那才是所有坛友的福音啊，力争向楼主看齐 本帖最后由 kmani 于 2013-5-31 22:17 编辑
enthier 发表于 2013-5-31 22:01 static/image/common/back.gif
我KV1000的XXD电机，12V供电下空载可以到12000转，带上9050的三叶浆后就只能到7000多点了，电机发烫，这应 ...
判断电机是否容易磁饱和是比较难的，我目前只能通过对比(就是我帖子里面说的那个方法)来判断。
忽略次要因素，同时默认各大模型电机的气隙一样、定子材料一样。这样在出现明显磁饱和之前的最大拉力和定子直径与高度的乘积是正比例关系。比例系数k=4.46N/(mm^2)
说明：不同的桨有不同的比例系数，这里4.46是DJI15*5的桨的系数，桨越大，这个系数就越大。
也就是说出现磁饱和之前的最大拉力F=k*d*h。d是定子直径，h是定子高度。F的单位是牛，k的单位是N/(mm^2)，d和h的单位是毫米(mm)。
举个例子：拿电机V3508来说他的最大磁不饱和拉力F=4.46*35*6=1248.8N。
你可以用我的公式估算，我不知道9050桨的比例系数，你可以估计一个来计算。 好贴
建议看下maxon的电机手册和这个公司里的一个博士写的精密驱动系统选型，里面讲的很详细，电机选型主要是看几个速度/电压 电流/力矩 曲线，根据负载画出特性曲线里的区间，更好理解。
别忘了减速箱的效率^^ mage99 发表于 2013-5-31 22:22 static/image/common/back.gif
好贴
建议看下maxon的电机手册和这个公司里的一个博士写的精密驱动系统选型，里面讲的很详细，电机选型主 ...
可否提供下博士写的东东，去那个公司看了，但没找到？或者说这些资料在哪个版块下载啊？谢了。
很牛的公司，用词很有底气。比如：采用最先进的技术的强健位置控制器。再往下一看，我去，这不是PID控制么(在调试过程中，借助于 «Regulation Tuning »，这个是matlab里面PID控制的自动调试功能)...... kmani 发表于 2013-5-31 23:08 static/image/common/back.gif
可否提供下博士写的东东，去那个公司看了，但没找到？或者说这些资料在哪个版块下载啊？谢了。
很牛的公 ...
我在另一个帖子里发了电子版，你可以下载看看，
这家的东西确实不错。。 Mark 哈哈 本帖最后由 kmani 于 2013-6-1 11:52 编辑
miss12645 发表于 2013-6-1 09:01 static/image/common/back.gif
Mark 哈哈
世界上最灿烂的不是阳光，而是你的微笑~ {:smile:}{:smile:}{:smile:}{:smile:}{:smile:} 弱弱问句：为啥电压越高无刷电机转速越快，电机转速为甚么和换向无关？ gpb007 发表于 2013-6-1 12:37 static/image/common/back.gif
弱弱问句：为啥电压越高无刷电机转速越快，电机转速为甚么和换向无关？
转速稳定时，电机两端的电压等于内阻上压降加反电动势。
内阻压降：假设电机轴上阻力力矩不变，那么在不同转速时，电机内电流不变(电流产生力矩，阻力力矩不变，电流自然不变)，又因为电机内阻不变，因而不同转速时，电机内阻上压降不变。
反电动势：反电动势和转速成正比，转速越高，反电动势越大。在转速稳定时，反电动势越大，转速越高。
你加载的电压越高，在转速稳定时，因为内阻压降不变，所以反电动势就很大，因而转速就越高。
无刷换向就相当于有刷电机的换向刷，它仅仅是起到换向作用，你换或者不换，转子都是要转的。
gpb007 发表于 2013-6-1 12:37 static/image/common/back.gif
弱弱问句：为啥电压越高无刷电机转速越快，电机转速为甚么和换向无关？
换向必须和转速同步，否则就转不起来，所以只能是转速决定换向，不能是换向决定转速。
电调需要根据BEMF来决定换向时间点就是这个原因，这是第一级闭环。
然后第二级闭环才是速度环，根据换向频率来计算转速，再和目标转速做PID来控制PWM占空比，占空比影响的是电机的驱动电流，电流才是影响转速的变量。 学习中{:lol:} 学习下了， 没玩过航模不知道航模电机，但根据楼主描述，实际问题的根源就是厂家不给电机的详细参数，只能靠经验推算
还是冯哈勃和maxon电机好，产品手册里啥参数都有
我觉得最好还是把各种电机都买回来，自己做驱动器做测试各个常数都测出来。如果钱多的话 = = 本帖最后由 fsclub 于 2013-6-3 11:33 编辑
解释：为什么直升机的发动机需要减速才能带大桨，而电机却不需要减速就可以带大桨?
因为假如发动机不减速，必然带不动大桨，导致发动机转速很低，转速低输出功率就小，这样更带不动大桨了，只有减速才能使发动机转的很快，还可以增大扭矩带大桨。
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带不动桨的结果看你的描述是输入功率减小？效率不变？
你试下就知道 ，几秒就烧电机。
另外，楼主完全没的考虑螺距的问题。
同样的2208 KV2600电机，你用7040桨与7060桨试一下？7060根本没力，电机超烫，而7040却能较好的工作，6030硬桨力效最好，而6030垃圾软桨也只是叫得厉害但没有出力。 fsclub 发表于 2013-6-3 08:25 static/image/common/back.gif
解释：为什么直升机的发动机需要减速才能带大桨，而电机却不需要减速就可以带大桨?
因为假如发动 ...
其实这就是LZ说的磁饱和，LZ只意识到了功率和桨的拉力之间的关系，而不知道其实中间还夹了个参数叫扭矩。
电机首先是产生扭矩，扭矩作用于桨，桨再作用于空气才产生拉力。不同KV的电机最大扭矩是不同的，这才是关键点。
高KV电机由于扭矩小，要配高转速低扭矩的高速桨才能发挥高效率，这种桨的排气速度是很高的，这就造成悬停时有很大的动能损失。 gzhuli 发表于 2013-6-3 11:13 static/image/common/back.gif
其实这就是LZ说的磁饱和，LZ只意识到了功率和桨的拉力之间的关系，而不知道其实中间还夹了个参数叫扭矩。 ...
http://www.amobbs.com/thread-5526503-1-1.html
我在这个贴子里面用我自己的计算方法估计了桨的拉力，估计的误差很小，这个估算方法是我自己想出来的。
我估算拉力是通过扭矩这个中间变量来转换的。
关于你说电流是决定电机转速的这一点，我们是从两个不同角度来看这个问题的。
你是从瞬态过程考虑的，电流决定扭矩，扭矩产生角加速度，角加速度积分得到角速度(也就是转速)，从这个角度看，确实是电流决定转速。
我是从稳态角度考虑的。对于同一个电机，转速最终的决定量是阻力矩和电压。因为稳态时电机两端电压=内阻压降+反电动势。转速与反电动势成正比。
fsclub 发表于 2013-6-3 08:25 static/image/common/back.gif
解释：为什么直升机的发动机需要减速才能带大桨，而电机却不需要减速就可以带大桨?
因为假如发动 ...
发动机转速大幅降低直接结果就是功率输出减小，但是电机转速大幅降低的结果是电流大增，这样输出功率不会减小太多。
电机带大桨的前提是不能烧电机啊...
同一个系列的两个不同KV的电机，带一个相同的大桨，让这个桨有相同的转速。区别仅仅是高kv的电机发热量大，低kv的电机发热量小。比如kv600和kv300，那么kv600的发热量是kv300的2倍。
螺距太大不适合四轴飞行器，因为太大螺距的桨会将不少能量浪费在对空气进行环向加速上。理想情况下桨对空气的环向加速为零，环向加速是让空气转圈。最理想的桨是让空气都向下运动，并且将所有的向下的空气动能转化为对桨的托举力。 kmani 发表于 2013-6-3 14:37 static/image/common/back.gif
http://www.amobbs.com/thread-5526503-1-1.html
我在这个贴子里面用我自己的计算方法估计了桨的拉力，估 ...
是转速决定电压，而不是电压决定转速，决定转速的始终还是电流，空载时当线圈两端电压等于BEMF时，电流无法再增大，才使转速无法再增大。 kmani 发表于 2013-6-3 14:47 static/image/common/back.gif
发动机转速大幅降低直接结果就是功率输出减小，但是电机转速大幅降低的结果是电流大增，这样输出功率不会 ...
发动机转速大幅降低直接结果就是功率输出减小，但是电机转速大幅降低的结果是电流大增，这样输出功率不会减小太多。
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啥叫输出功率？堵转了电流电压的积很大，而输出功率为0.
电机带大桨的前提是不能烧电机啊...
同一个系列的两个不同KV的电机，带一个相同的大桨，让这个桨有相同的转速。区别仅仅是高kv的电机发热量大，低kv的电机发热量小。比如kv600和kv300，那么kv600的发热量是kv300的2倍。
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凭什么说KV600发热量就是KV300的两倍？
烧电机的模式不是一个开关量，而是一个模拟量。
电机与桨讲求要匹配，不是一个线性关系。KV2450的2212电机，带5030桨没有力，6030正好，7040也可以，8040很烫，8060就可能烧了。
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我建议你不要看什么参数了，自己买不同的电机和不同的桨实验下。
另外，桨形对效率影响也很大。
同样7040桨，马刀形的桨配KV2350高速电机比1元钱的新西达7040垃圾桨效率可能高一倍不止。
而同样9047的皓业低速桨，比新西达9047垃圾桨配KV1000的电机效率高一倍不止。
电机，电压电流，桨形，桨直径，桨螺距要匹配才能得到高佳效率，单谈电机没有任何意义，谈电机效率的时候一定要说电压电流桨形、螺距才有意义。 学习了，楼主确实下费了心思 好帖，让我学到了很多。 bigallium 发表于 2013-6-3 01:33 static/image/common/back.gif
没玩过航模不知道航模电机，但根据楼主描述，实际问题的根源就是厂家不给电机的详细参数，只能靠经验推算
...
我不想去测每个桨或者电机的数据，这不是一天两天能搞定的，也不是100、200元能搞定的，就是耗时耗财。
我只是想选出比较合适的螺旋桨和电机。
其实只要钱多，不用纠结这些，直接买那个V4014，再买个17寸的碳桨，基本就可以了。
但是那个V4014太贵了。于是只能在预算内选出最合适的电机了。 留着学习学习,早想做四轴了,可是对四轴还只是浅浅的了解. fsclub 发表于 2013-6-3 16:03 static/image/common/back.gif
发动机转速大幅降低直接结果就是功率输出减小，但是电机转速大幅降低的结果是电流大增，这样输出功率不会 ...
嗯，大胡子叔叔说的是，这个过程有很多因素影响，只能尽量多考虑些，此外有些因素之间还有耦合关系，反正就是很麻烦。 gzhuli 发表于 2013-6-3 14:57 static/image/common/back.gif
是转速决定电压，而不是电压决定转速，决定转速的始终还是电流，空载时当线圈两端电压等于BEMF时，电流无 ...
不讨论这个了，反正这个对于选择电机的影响不大。 果断MARK呵呵 mage99 发表于 2013-5-31 22:22 static/image/common/back.gif
好贴
建议看下maxon的电机手册和这个公司里的一个博士写的精密驱动系统选型，里面讲的很详细，电机选型主 ...
谢谢分享.
能否给一下那个 精密驱动系统选型的 书名阿?
感谢 snowblow 发表于 2013-6-4 12:57 static/image/common/back.gif
谢谢分享.
能否给一下那个 精密驱动系统选型的 书名阿?
感谢
介绍Maxon电机的。 kmani 发表于 2013-6-4 22:26 static/image/common/back.gif
介绍Maxon电机的。
非常感谢. 看看！！！ mark一下，谢谢楼主分享·~~~ 学习学习。 这么讲究啊，现在在研究那些加速度传感器，哎四轴真难 这些电机普遍没有弱磁控制，有了弱磁控制，转速范围和效率能有大幅提高。可用将旋转的转子少量脱离定子来弱磁提高转速，或者改变换向相位，达到低速大力矩和弱磁提高最大转速。 楼主很强大，顶。。 收藏了，以后慢慢看！ 学习了！！~ 谢谢！！ kmani 发表于 2013-5-30 12:45
kv的含义：电机空载时，电机两端加载1v电压时，电机的转速。单位是 转每分钟 r/min
四轴电机kv值在500以 ...
受教了，谢谢！！ 好贴子，值得做旋翼机的人研究 MARk一下，用时来拿！ mark 了解了解 好贴，比较深入 很不错，谢谢分享 楼主您辛苦了 技术贴学习 好复杂,学习中!谢谢楼主分享! 谢谢楼主分享,收藏备用了! 虽然不是很懂。但是觉得很厉害 gzhuli 发表于 2013-6-3 14:57
是转速决定电压，而不是电压决定转速，决定转速的始终还是电流，空载时当线圈两端电压等于BEMF时，电流无 ...
特来膜拜圣手大师，请问大师是怎样炼成的？ 谢谢，学习了！ 好帖，Mark
谢谢楼主，我也在组装四旋翼 mark, 学习了 楼主讲解的很直观，受教了 好详细，好东西 好详细，好东西
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