无刷电机知识.docx

无刷电机基础知识无刷直流电机由也动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品由于无刷直 流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加 启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步中小容量的无刷直流电动机的永磁体， 现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料因此，稀土永磁无刷电动机的体积比 同容量三相异步电动机缩小了一个机座号电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似电动机的 转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感 器驱动器由功率电子器件和集成电路 等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、 制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号， 用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度 指令和速度反馈信号，用 来控制和调整转速；提供保护和显示等等近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机 转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速 误差小等特点在调速领域显现优势无刷直流电机因为具有直流有刷 电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名 直流变频，国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运 转效率,低速转矩，转速精度等都比 任何控制技术的变 频器还要好,所以值得业界关 注.本产品已经生产超过55kW,可设计 到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需 求。

无刷电机在我国的发展时间较短,便随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发 展已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用，并在深圳、 长沙、上海等地形成初具规模产业链如深圳伟业电机\长沙科达等一批专业厂商， 在技术上不断推进行业发展无刷电机背景资料近几年来，无刷电机成为在模型领域里快速发展的一种动力由于产量和价格的 原因，过去几年无刷电机多使用在中高档 航空模型中，现在由于机械 加工技术的快速 发展，无刷电机的生产成本下降许多，目前它正进入模型领域的各个层面，从电动遥控车到电动遥 控船再到电动模型飞机，无处不 在对无刷电机存在的误区很多人都见过模型用的无刷电机，他 们使用的都是电池供电，所 以很多人在知识 上一直有这么 个误区，以为无刷电机是 直流电机，其实不然，无刷电机属于交流电机， 是三相交流永磁电机的一种，输入模型无刷电机3根导线的电流是交流电，只不过这 种交流电不是50HZ的市电正弦波，而是从无刷电机控制器(俗称无 刷电调)调制出 来的三相交变矩形波，频率比50HZ高很多，且随电机转速变化而变化无刷电机结构解析结构上，无刷电机 和有刷电机有相似之处，也有转子和 定子，只不过和有刷电机 的结构相反；有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是 永磁磁钢；无 刷电机的转子 是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相 连，定子是绕组线圈，去掉了有 刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，古攵称之为无刷电机(Brushless motor)，那现 在就有问题了，没有了电磁场的变换，如何让无刷电机转动呢？无刷电机简明运行原理简单而言，依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕 组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁 场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转 动，电机就转起来了，电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等 因素有关，更与无刷电机的控制性能有很大关系，因为输入 的是直流电，电流需要电 子调速器将其变成3相交流电，还需要从遥控器接收机那里接收控制信 号，控制电机 的转速，以满足模型使用需要。

总的来说，无刷电机的结构是比较简单的，真正决 定其使用性能的还是无刷电子调速器，好的电 子调速器需要有单片机控制程 序设计、 电路设计、复杂加工工艺等过程的总体控制，所以价格要比有刷电机高出很多模型无刷与有刷电机性能比较有刷电机的缺点模友们可能觉得奇怪，怎么一上来就挑有刷的毛病；呵呵，我 把下面的缺点说出来，大家就知道有刷电机的毛病不小了1、 摩擦大，损耗大老模友们在以前玩有刷电机的时候都碰到 这个问题，那就是使用电机一段时间以 后，需要打开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于来一次家庭大扫除2、 发热大，寿命短由于有刷电机的结构原因，电刷和换 向器的接触电阻很大，造成 电机整体电阻较 大，容易发热，而永磁体是热 敏元件，如果温度太高 的话，磁钢是会退磁的，使电机 性能下降，影响有刷电机的寿命3、 效率低，输出功率小上面说到的有刷电机发热问题，很大程度 是因为电流做功在电机内部电 阻上了， 所以电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大，效率也不高无刷电机的优点1、 无电刷、低干扰无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是 没有了有刷电机运转时产生的 电火花， 这样就极大减 少了电火花对遥控无线电设备的 干扰。

2、 噪音低，运转顺畅无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大 大减小，运行顺畅，噪音会 低许多，这个 优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持3、 寿命长，低维护成本少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械 角度看，无刷电机几乎是 一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可 上下一比较，就 知道无刷电机 相对于有刷电机的优势在哪里了 ，但是万事都不是绝对的，有刷电机低 速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无 刷电机不可替代的，不过就 无刷电机的使用 方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争， 无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段，这 也极大促进了模型运动的发展具体区别体现在：1、 适用范围：无刷电机：通常被使用在控制要求比较 高，转速比较高的设备上，如航模，精密 仪器仪表等对电机转速控制严格，转速达到很高的设备商，另外现在最为先进的干手 器，迪奥电器产的无刷电机 DIHOUR干手器也用的是这种电机，其电机和控制器的成 本都很高，所以也之后比较高端的设备才被使 用碳刷电机：通常动力设备使用的都是有刷电机，如吹风机，工厂的电动机，家用 的抽油烟机等等，另外串激电机的转速也能达到很高，但是 由于碳刷的磨损，使用寿 命不如无刷电机。

2、 使用寿命：无刷电机：通常使用寿命在几万小时这个数量级，但是由于轴承的不同无刷电机 使用寿命也有很大不同碳刷电机：通常有刷电机的连续工作寿命在几百到1千多个小时，到达使用极限 就需要更换碳刷，不然很容易造成轴承的磨损3、 使用效果：无刷电机：通常是数字变频控制，可控性强，从每分钟几转，到每分钟几万转都 可以很容易实现碳刷电机：无刷电 机一般启动以后工作转速恒定，调速 不是很容易，串激电机也 能达到20000转/分，但是使用寿命会比较短4、 节能方面：相对而言，无刷电机采用变频技术控 制的会比串激电机节能很多，最典型的就是 变频空调和冰箱5、 日后维修方面，碳刷电机需要更换碳刷，如果更换不及时会造成电机的损坏， 而无刷电机，使用寿命很长，通常是有刷电机的 10倍以上，但是坏了就需要更换电 机，但日常维护基本不需要6、 噪音方面与是否是有刷电机无关，主要是看 轴承和电机内部组件的配合情况模型无刷电机的参数指标，除了外形尺寸（外径、长度、轴径等）、重量、电压 范围、空载电流、最大电流等参数夕卜，还少不了一个重要指 标--KV值，这个数值是无 刷电机独有的一个性能参数，是判断无刷电机 性能特点的一个重要数据。

模型无刷电机KV值解释KV值定义无刷电机KV值定义为转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速 增加的转速值从这个 定义来看，我们能知道，无刷电机电压的输入 与电机空转转速 是遵循严格的线性比例关系的KV值的意义无刷电机的意义不只是说明电机转速与电 压成严格的线性比例关系，还对于电机 的性能有一个开阔性的表示用过无刷电机的朋友大都有这种感觉，同级别（外径）的无刷电机 ，外转子的和内转子的通电比较一下，会发觉外转子电机扭力大一些，要 "硬”一些，内转子电机扭 力稍微小一些，要“软”一些，一看电机参数，外转子电机 KV值800多，内转子电机1000多到2000多再看一下转速，内转子电机的转速明显高 于外转子电机其实这 些特性都与KV值有关，按照KV值的定义来解释，无刷电机的空转极速，是KV值乘 以输入的电压，这也就解释了内转子电机的转速为什么高于外转子无刷电机就扭力特性来看，KV值一定意义上体现了电机扭力性能，拿外转子电机来说， 电机的空载极速一般般，但是加上负载」例如螺旋桨）后，其极速降落到空载极速的 60%-70%，但是拿同级别的内转子电机来 测试的话，其带负载的转速 只能到其空载极 速的30%-40%，这明显体现出这两种电机的扭力特性差别，内转子电机的带负载的能 力相对较低，为了满足扭力做功，内转子电机必需自行降速，增加通过电流，在电压 不变的情况下，这样电机的输出功率就增 加了，内转子电机的这种扭 力特性也体现在 具体的应用上，以前不少轻型泡沫固定翼飞机，最初都用的是内转子无刷电机，但是 因为扭力特性的缘 故，飞机螺旋桨并不是直 接连接在电机 上（非直驱），而是增加了 一个减速齿轮 组，为的就是改善内转子电机的 扭力性能。

同系列同外形尺寸的无刷电机，KV值也能区别电机的 特性，比如B3674内转子 电机，一个KV值是1860，一个KV值是2075，那第一个电机的扭力就要大一些，峰 值做工电流就相对小一些；第二个电机的技术高一些，但是扭力特性就比第一个电机 要差，峰值电 流就会更大一些无刷电机KV的意义，一定让你受益匪浅无刷电机的一些基本知识模型用无刷 KV值低的有1-2千，高的到5-6千，他表示的是电压每升高1伏，转速增加的数值，对 于无刷，这个值是个常量对于同种尺寸规格的无刷来说：&绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，但扭力大绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，但扭力小单从KV值，不可以评价电机的好坏，因为不同KV值有不同的适用场合：低电压环境（7.4v）KV值低的，由于转速 偏低，适合配较 小的减速比和较 大的螺旋桨，靠 较大负荷 来提升电流，输出较大功率；KV值高的，由于转速 较高，适合配较 大的减速比和较 小的螺旋桨，在 满足输出 功率的条件下，要减小负荷，避免电流过大；高电压环 境（11.1v）KV值低的，在这个电压环境下可以达 到较高的转速，扭力也不错，比 较理想 需要配合较大的减速比和较小的螺旋桨，在满足输出功率的条件下，要减小负荷，避 免电流过大；KV值高的，在该环境中转速过高，为避免电流过大，要尽量减少负荷。

利用其 高转速，用于 涵道风扇发动机很适合7.4v和11.v只是举例说明，是常用的小级别无刷的电压范围很宽，性能惊人优点1、 无电刷、低干扰无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是 没有了有刷电机运转时产生的 电火花， 这样就极大减 少了电火花对遥控无线电设备的 干扰2、 噪音低，运转顺畅无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大 大减小，运行顺畅，噪音会 低许多，这个 优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持3、 寿命长，低维护成本少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械 角度看，无刷电机几乎是 一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可 上下一比较，就 知道无刷电机 相对于有刷电机的优势在哪里了 ，但是万事都不是绝对的，有刷电机低 速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无 刷电机不可替代的，不过就 无刷电机的使用 方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争， 无刷动力系统正在高。