一、什么是無刷電機

無刷直流電機是隨著半導體電子技術發(fā)展而出現(xiàn)的典型機電一體化電機，它是現(xiàn)代電子技術（包括電子電力、微電子技術）、控制理論和電機技術相結合的產(chǎn)物。和普通的有刷直流電機利用電樞繞組旋轉換向不同，無刷電機是利用電子換向并磁鋼旋轉的電機。普通的直流電機是利用碳刷進行換向的，碳刷換向存在很大的缺點，主要包括有：

1、機械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦、電磁干擾、噪聲大、壽命短。

2、結構復雜、可靠性差、故障多，需要經(jīng)常維護或更換碳刷。

3、由于換向器存在，限制了轉子慣量的進一步下降，影響了動態(tài)性能。

而無刷直流電機的命名就說明了電機的特性：在電機性能上和直流電機性能相近，同時電機沒有碳刷。無刷電機是通過電子換向達到電機連續(xù)運轉目的的；

無刷電機的換向模式分為方波和正弦波驅動，就其位置傳感器和控制電路來說，方波驅動相對簡單、價格低廉而得到廣泛利用。目前，絕大多數(shù)無刷電機采用方波驅動，而一些對控制要求較高的應用場合則使用正炫波或FOC(矢量控制）控制。

二、無刷電機的技術優(yōu)勢及劣勢

1、無刷電機的技術優(yōu)勢：

1.1、良好的可控性、調(diào)速范圍寬。

1.2、較高的可靠性、工作壽命長、無需經(jīng)常維護。

1.3、功率因數(shù)高、工作效率高、功率密度大。

2、同樣的，無刷直流電機也存在一定的技術劣勢

2.1、需要電子控制器才能工作，增加了技術復雜性和成本。

2.2、轉子永磁材料限制了電機使用環(huán)境，不適用于高溫環(huán)境。

2.3、有明顯的轉矩波動，限制了電機在高性能伺服系統(tǒng)、低速度紋波系統(tǒng)的應用。

三、無刷電機基本參數(shù)

1、命名：電機的命名原則，各個廠家有所不同，有以電機定子的直徑高度來命名，也有以電機的直徑高度來命名，我司的電機都是以電機直徑與高度來命名。例如BL3640電機，指的是該電機直徑36mm，高度40mm。

2、定子直徑：硅鋼片定子的直徑

3、定子高度（厚度）：硅鋼片定子的高度

4、鐵芯極數(shù)（槽數(shù)）：定子硅鋼片的槽數(shù)量

5、磁鋼極數(shù)（極數(shù)）：轉子上磁鋼的數(shù)量

6、匝數(shù)（T）：電機定子槽上面所繞漆包線的圈數(shù)

7、KV值：電機的運轉速度，KV值越大電機轉速越高。即電機轉速=KV值*工作電壓。

8、空載電流：指定電壓下，電機無任何負載的工作電流

9、相電阻：電機連接完畢后，2個接點之間的電阻值

10、最大持續(xù)電流：該電機運轉的最大安全電流

11、最大持續(xù)功率：該電機運轉的最大安全功率 

12、電機重量：電機的重量

13、軸徑：電機轉軸的直徑

四、無刷直流電機的幾個重要參數(shù)解析

1、額定電壓

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：BL3640電機指定了0.1N.M的負載，其額定工作電壓就是12V。如果減小負載，那這個電機完全可以工作在更高的電壓下（對應電機轉速也會升高）。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及功率。所以說，額定電壓是由工作環(huán)境決定的。

2、KV值

有刷直流電機是根據(jù)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的工作電壓下的具體轉速。實際轉速=KV值*工作電壓，這就是KV的實際意義，就是在1V工作電壓下每分鐘的轉速。無刷直流電機的轉速與電壓呈正比關系，電機的轉速會隨著電壓上升而線性上升。例如，BL3640-400KV電機在12V電壓下的轉速就是：400*12=4800RPM （RPM，每分鐘轉速）。KV值與匝數(shù)則是呈反比例關系的。

3、轉矩與轉速

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

轉速：電機每分鐘的轉速。

電機的轉矩和轉速在同一臺電機內(nèi)永遠是一個此消彼長的關系，基本可以認為轉矩和轉速的乘積是一個定數(shù)，即同一臺電機的轉速越高，必定其轉矩越低，相反也依然。不可能要求同一臺電機的轉速也更高，轉矩也更高，這個規(guī)律通用于所有電機。相同結構或者體積的電機轉速與轉矩可以通過調(diào)整永磁體牌號、厚度、高度、定子外徑、定子高度、定子繞線參數(shù)（線徑、匝數(shù)）、氣隙等來平衡這兩者之間的關系。

4、最大電流和最大功率

最大電流：電機能夠承受并安全工作的最大電流

最大功率：電機能夠承受并安全工作的最大功率 

每個電機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，就會導致電機高溫燒毀。當然，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。這是因為：Q=I2，導體的發(fā)熱與電流的平方是正比關系，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導致發(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電池來驅動多軸飛行器，高壓下的無刷電機，電流小、發(fā)熱小、效率更高。

5、槽極結構 （N：槽數(shù)，P：極數(shù)）

模型常見的內(nèi)轉子無刷電機結構有：3N2P（有感電機常用）、12N4P（大部分內(nèi)轉子電機）

模型常見的外轉子無刷電機結構有：9N6P、9N12P、12N8P、12N10P、12N14P、18N16P、24N20P。

模型用內(nèi)轉子無刷電機極數(shù)不高的原因：目前內(nèi)轉子電機多用于減速使用，所以要求的轉速都比較高。電子轉速=實際轉速*電機極對數(shù)，電子控制器支持的最高電子轉速往往都是一個定數(shù)，所以如果電機極對數(shù)太高的話，支持的最高電機轉速就會下降，所以目前的內(nèi)轉子電機極數(shù)都是4以內(nèi)。

關于12N4P內(nèi)轉子電機：屬于整數(shù)槽電機，大量使用于模型內(nèi)轉子電機，電機使用單層繞組分布繞線。

模型用外轉子電機都是分數(shù)槽電機，其結構特點和性能如下：

1、N必須是3的倍數(shù)，P必須是偶數(shù)（磁鋼必須是成對的，所以必須是偶數(shù)）。

2、P數(shù)越小，最高轉速越高。例如12N10P的最高轉速肯定低于12N16P，反之亦然。

3、N比P大，則相對轉速更高。9N6P最高轉速肯定高于9N12P，反之亦然。

4、同樣的N，P越大扭力越強。扭力，12N16P大于12N14P大于12N10P。

5、N和P之間不能整除，比如12N6P。

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