第三部分：三相多繞組多極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)
我們再來看一個復(fù)雜點(diǎn)的，圖(a)是一個三相九繞組六極（三對極）內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，它的繞組連線方式見圖 (b)。從圖(b)可見，其三相繞組也是在中間點(diǎn)連接在一起的，也屬于星形聯(lián)結(jié)方式。一般而言，電機(jī)的繞組數(shù)量都和永磁極的數(shù)量是不一致的（比如用9繞組6極，而不是6繞組6極），這樣是為了防止定子的齒與轉(zhuǎn)子的磁鋼相吸對齊。
其運(yùn)動的原則是：轉(zhuǎn)子的N極與通電繞組的S極有對齊的運(yùn)動趨勢，而轉(zhuǎn)子的S極與通電繞組的N極有對齊的運(yùn)動趨勢。
即為S與N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的區(qū)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
以上為六個不同的通電狀態(tài)，其中經(jīng)歷了五個轉(zhuǎn)動過程。每個過程為20度。
第四部分：外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)
看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們來看外轉(zhuǎn)子的。其區(qū)別就在于，外轉(zhuǎn)子電機(jī)將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機(jī)運(yùn)行時，是整個外殼在轉(zhuǎn)，而中間的線圈定子不動。外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)較內(nèi)轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量要大很多（因?yàn)檗D(zhuǎn)子的主要質(zhì)量都集中在外殼上），所以轉(zhuǎn)速較內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運(yùn)用的無刷電機(jī)
順便啰嗦一下吧。無刷電機(jī)KV值定義為：轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標(biāo)稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，在11伏的電壓條件下，最大空載轉(zhuǎn)速即為：11000rpm（rpm的含義是：轉(zhuǎn)/分鐘）。
同系列同外形尺寸的無刷電機(jī)，根據(jù)繞線匝數(shù)的多少，會表現(xiàn)出不同的KV特性。繞線匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大；繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機(jī)2204電機(jī)的極限電流，單電機(jī)能彪上25A，而2212系列電機(jī)15A都上不了。
外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)：
分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)類似，大家可以自己分析一下，根據(jù)右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉(zhuǎn)子永磁體的N極與定子繞組的S極有對齊（吸引）的趨勢，轉(zhuǎn)子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊（吸引）的趨勢，從而驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。
經(jīng)典無刷電機(jī)2212 1000kv電機(jī)結(jié)構(gòu)分析。
圖為2212電機(jī)的（解剖圖）
其結(jié)構(gòu)如下：定子繞組固定在底座上，轉(zhuǎn)軸和外殼固定在一起形成轉(zhuǎn)子，插入定子中間的軸承。
圖為xxd2212線圈拆解圖
圖為12繞組14極（即7對極），電機(jī)繞組繞發(fā)圖。
后面畫出了6種兩相通電的情形，可以看出，盡管繞組和磁極的數(shù)量可以有許多種變化，但從電調(diào)控制的角度看，其通電次序其實(shí)是相同的，也就是說，不管外轉(zhuǎn)子還是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進(jìn)行通電換相。當(dāng)然，如果你想讓電機(jī)反轉(zhuǎn)的話，電子方法是按倒過來的次序通電；物理方法直接對調(diào)任意兩根線，假設(shè)A和B對調(diào)，那么順序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有沒有發(fā)現(xiàn)這里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，由于每根引出線同時接入兩個繞組，所以電流是分兩路走的。這里為使問題盡量簡單化，下面幾個圖中只畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出，另一路電流的具體情況放在后面進(jìn)行分析，涉及到電路檢測換相位置。
無刷電機(jī)中的專業(yè)名詞
額定電壓：也就是無刷電機(jī)適合的工作電壓，其實(shí)無刷電機(jī)適合的工作電壓非常廣，額定電壓是指定了負(fù)載條件而得出的情況。例如說，2212-850KV電機(jī)指定了1045螺旋槳的負(fù)載，其額定工作電壓就是11V。如果減小負(fù)載，例如帶7040螺旋槳，那這個電機(jī)完全可以工作在22V電壓下。但是這個工作電壓也不是無限上升的，主要受制于電子控制器支持的最高頻率。所以說，額定工作是由工作環(huán)境決定的。
KV值：有刷直流電機(jī)是根據(jù)額定工作電壓來標(biāo)注額定轉(zhuǎn)速的，無刷電機(jī)引入了KV值的概念，而讓用戶可以直觀的知道無刷電機(jī)在具體的工作電壓下的具體轉(zhuǎn)速。實(shí)際轉(zhuǎn)速=KV值*工作電壓，這就是KV的實(shí)際意義，就是在1V工作電壓下每分鐘的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電壓呈正比關(guān)系，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會隨著電壓上升而線性上升。例如，2212-850KV電機(jī)在10V電壓下的轉(zhuǎn)速就是：850*10=8500RPM(RPM，每分鐘轉(zhuǎn)速)。
轉(zhuǎn)矩：(力矩、扭矩)電機(jī)中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的可以用來帶動機(jī)械負(fù)載的驅(qū)動力矩，我們可以理解電機(jī)的力量。
轉(zhuǎn)速：電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速，一般用RPM表示。
最大電流：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大電流
最大功率：電機(jī)能夠承受并安全工作的最大功率 功率=電壓*電流
無刷電機(jī)功率和效率
我們可以簡單的理解為電機(jī)輸出功率=轉(zhuǎn)速*扭矩，在同等的功率下，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速是一個此消彼長的關(guān)系，即同一個電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，必定其轉(zhuǎn)矩越低，相反也依然。不可能要求個電機(jī)的轉(zhuǎn)速也更高，轉(zhuǎn)矩也更高，這個規(guī)律通用于所有電機(jī)。例如：2212-850KV電機(jī)，在11V的情況下可以帶動1045槳，如果將電壓上升一倍，其轉(zhuǎn)速也提高一倍，如果此時負(fù)載仍然是1045槳，那該電機(jī)將很快因?yàn)殡娏骱蜏囟鹊募眲∩仙鵁龤А?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;" />
每個電機(jī)都有自己的力量上限，最大功率就是這個上限，如果工作情況超過了這個最大功率，就會導(dǎo)致電機(jī)高溫?zé)龤?。?dāng)然，這個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?yàn)椋篞=I2R，導(dǎo)體的發(fā)熱與電流的平方是正比關(guān)系，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導(dǎo)致發(fā)熱減少，使得最大功率增加。這也解釋了為什么在專業(yè)的航拍飛行器上，大量使用22.2V甚至30V電池來驅(qū)動多軸飛行器，高壓下的無刷電機(jī)，電流小、發(fā)熱小、效率更高。
經(jīng)常有人問：2208 1000KV和2216 1000KV有什么不同，都是1000KV，不是都一樣嗎?呵呵，差別可大了。
在電機(jī)直徑、KV值都一樣的情況下，電機(jī)更高的電機(jī)自然功率越大，功率越大的電機(jī)自然能夠帶動的負(fù)載越大。好比一個男人100斤，一個男人160斤，你讓他們?nèi)ケ骋淮?0斤的大米，100斤的男人雖然說稍稍有點(diǎn)吃力但也能背，160斤的男人覺得是小菜。但，如果是讓他們背兩袋米呢?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，這就是他們的差異。對于電機(jī)來說，工作越輕松，效率越高，利用前面的理論就是，鐵耗也低銅耗也低。
記住這個公式（劃重點(diǎn)）：扭矩與電流的平方成正比
隨著電機(jī)工作的越來越累，它的效率會迅速的降低。所以說選擇多軸電機(jī)，必須選擇合適功率電機(jī)以及與他搭配的螺旋槳，讓電機(jī)工作在相對輕松的狀態(tài)，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(jī)電壓與效率的關(guān)系
先上兩個公式：
1、功率=電壓*電流
2、發(fā)熱量=電流的平方*電阻
由公式得出兩個結(jié)論：在同功率下，電壓越高電流越小，并推出：在同功率下，電壓越高發(fā)熱量越小。最后得出結(jié)論：同一個飛行器，使用的電壓越高，電流越小并且發(fā)熱越少，效率越高。
現(xiàn)在知道為什么高壓電線要上100KV甚至220KV、550KV(這個KV是千伏)的高電壓了吧。
當(dāng)然，飛行器是需要電池進(jìn)行驅(qū)動的，準(zhǔn)確的說是鋰電池，鋰電池的片數(shù)自然取決于電池的大小，越大的電池自然能做的越高電壓。所以在電壓這方面，其實(shí)我們能做的并不多，因?yàn)槭袌錾系碾姵睾芏喽际窍盗谢模热缯f450這樣的機(jī)型，你可以去找450直升機(jī)的6S電池，但是價(jià)格很高，而且需要的電調(diào)價(jià)格也要高一些。所以在電壓這方面我們應(yīng)該做的就是：盡量避免大機(jī)型用低壓電池，那樣會造成工作電流相對高一些，從而銅耗較大。同時，也要避免小型飛機(jī)用高壓電池，那樣電池的重量太大。
關(guān)于無刷電機(jī)的磁極對數(shù)
磁場的旋轉(zhuǎn)速度又稱同步轉(zhuǎn)速，它與三相電流的頻率和磁極對數(shù)p有關(guān)。若定子繞組，在任一時刻合成的磁場只有一對磁極(磁極對數(shù)p=1)，即只有兩個磁極，對只有一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場而言,三相電流變化一周,合成磁場也隨之旋轉(zhuǎn)一周，如果是50hz的交流電，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速就是50轉(zhuǎn)/秒或3000轉(zhuǎn)/分，在工程技術(shù)中，常用轉(zhuǎn)/分（r/min）來表示轉(zhuǎn)速。 如果定子繞組合成的磁場有兩對磁極(磁極對數(shù)p=2)，即有四個磁極，可以證明，電流變化一個周期，合成磁場在空間旋轉(zhuǎn)180度，由此可以推廣得出：p對磁極旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的同步轉(zhuǎn)速為n=60f/p。
當(dāng)磁極對數(shù)一定時，如果改變交流電的頻率，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。由于電機(jī)的磁極是成對出現(xiàn)的，所以也常用極對數(shù)表示。
關(guān)于無刷電機(jī)的磁鐵
模界的無刷電機(jī)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(dāng)之無愧的，釹鐵硼磁鐵是我們生活中常見的黑乎乎的鐵氧體磁鐵磁性的3倍！當(dāng)然了，價(jià)格更是鐵氧體磁鐵的10倍以上。無刷電機(jī)終歸屬于永磁電機(jī)，而永磁電機(jī)的功率、特點(diǎn)等特性完全取決于磁鐵?；究梢哉f吧，磁鐵的體積與牌號決定了電機(jī)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(jià)的電機(jī)你就會有一個發(fā)現(xiàn)，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(jià)格相對便宜，自然成了追求成本電機(jī)的最佳選擇。而很多品牌電機(jī)選擇了弧形磁鐵，弧形可以保證磁鐵和硅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(jī)也發(fā)現(xiàn)了被稱之為面包型的磁鐵，他們能夠和鐵殼完整的貼合在一起，和硅鋼片的距離卻是和方形磁鐵一樣，都不是一致的。關(guān)于這種磁鐵，在請教了一些業(yè)內(nèi)人士，他們確信這種磁鐵比弧形磁鐵效果還要更佳，在此不做結(jié)論。
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