无刷电机为什么会被广泛应用、大放异彩?

ittbank 2024-10-23 17:41

无刷电机在无人机上的广泛应用源于其在效率、耐用性和性能方面的优势。这些特点特别适合无人机的需求,尤其是在航模和工业领域。

首先,无刷电机效率高。相比有刷电机,电子换向系统使无刷电机减少了机械摩擦,转子能以更高的效率运转。这对无人机尤其关键,因为飞行时间受限于电池容量。高效电机可以延长飞行时间,让无人机在一次充电中完成更多任务。

其次,无刷电机的耐用性好。由于没有电刷,磨损减少,大幅提高了电机的使用寿命。这使得无刷电机成为无人机这种经常在复杂环境中运行设备的理想选择。尤其是在无人机的拍摄、测绘和物流应用中,可靠性至关重要。考虑到日本以及亚洲地区的物流无人机产业发展,无刷电机的可靠性无疑为减少维护成本、提高运营效率提供了保障。

此外,无刷电机的功率重量比优越。这对于体积和重量限制严格的无人机设计至关重要。无刷电机能够提供更大的功率,而不显著增加重量。日本的无人机市场特别重视高性能与便携性结合,无刷电机让无人机能在轻量化设计下实现强劲的推力,满足精确操控和稳定飞行需求,特别是在风力较大的环境中进行航拍或巡逻任务时表现优异。

最后,无刷电机的精确控制能力强。配合电子调速器(ESC),可以实现对电机的精准调节,帮助无人机在复杂的飞行条件下保持稳定。日本国内一些涉及精准农业、建筑勘测等应用场景,对无人机的飞行稳定性和细致控制要求较高,这也进一步推动了无刷电机的使用。

综上,正是因为无刷电机在效率、耐用性、功率重量比和控制精准性等方面的优势,使它成为无人机领域的首选,也推动了无人机产业的快速发展。

励磁无刷电机结构原理


不过显然航模界中的无刷电机与这个励磁电机并不是同一个东西,那么我们常用的无刷电机里面究竟有些什么技术、如何解释那些专业名词、以及各种参数和设备之间究竟有什么区别和联系呢?今天就带大家全面了解一下航模界常用的无刷电机。

无刷电机的基本概念

根据电机的结构和工作原理,我们可以将电机分为有刷电机、内转子无刷电机和外转子无刷电机。


无刷电机和有刷电机在结构、性能、效率和维护需求等方面有显著区别。以下是对比这两种电机的关键点:

1. 工作原理

  • 无刷电机:采用电子换向,通过电子调速器(ESC)来控制电流的换向。定子产生旋转磁场,驱动转子转动。无刷电机没有机械电刷或换向器。

  • 有刷电机:通过机械换向器和电刷来改变电流方向,推动转子转动。定子不动,转子旋转。

2. 效率

  • 无刷电机:效率高,通常在80-90%之间。由于没有电刷摩擦损耗,能量转换更高效,电机发热少,运行更冷静。

  • 有刷电机:效率较低,通常在70-75%之间。电刷与换向器之间的摩擦会产生能量损失,同时增加电机发热。

3. 维护

  • 无刷电机:几乎无需维护。由于没有电刷和换向器,无刷电机的磨损少,使用寿命长。适合长时间高负荷运转的设备。

  • 有刷电机:需要定期维护,电刷磨损后需更换。电刷和换向器的磨损会影响性能,并增加维修成本。

4. 使用寿命

  • 无刷电机:寿命长。因为没有电刷磨损,理论上可以持续运转非常长时间,只受轴承磨损的限制。

  • 有刷电机:寿命相对短。电刷和换向器的摩擦是主要的限制因素,随着使用时间的增加,性能会逐渐下降。

5. 转速与控制

  • 无刷电机:通过电子控制实现精确调速。可以在很宽的转速范围内稳定运行,转速高且转矩稳定,适合需要高精度控制的应用。

  • 有刷电机:控制相对简单,但转速和效率受限,低速性能较差。换向器的限制使得高转速下的性能不如无刷电机。

6. 噪音

  • 无刷电机:噪音低。由于没有电刷与换向器的摩擦,运行时更安静,振动更小。

  • 有刷电机:噪音相对较大,主要来源于电刷与换向器之间的摩擦,随着使用时间增加,噪音可能加剧。

7. 成本

  • 无刷电机:初始成本较高。无刷电机需要额外的电子调速器(ESC)来控制换向,复杂度和成本较高,但长期使用成本低。

  • 有刷电机:初始成本较低,但由于需要定期更换电刷和维护,长期使用成本较高。

8. 应用场景

  • 无刷电机:多用于需要高效率、长寿命、高转速和精确控制的场合,如无人机、机器人、电动工具、电动汽车等。

  • 有刷电机:多用于简单、低成本的应用,如玩具、普通电动工具、小型家电等,但其使用范围逐渐被无刷电机取代。

总结

无刷电机在性能和寿命方面明显优于有刷电机,尤其是在无人机、机器人等要求高效率、精确控制和低维护的领域表现更好。而有刷电机成本较低,适合不需要高性能的场合,但其维护频率高、效率低等缺点使其在现代技术中的使用逐渐减少。


有刷电机:我们也称为直流电机或者碳刷电机,是历史最悠久的电机类型,也是目前数量最多的电机类型。电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。这种电机具有造价相对较低、扭力高、结构简单、易维护等优点。不过由于结构限制,所以缺点也比较明显:1、机械换向产生的火花引起换向器和电刷摩擦、电磁干扰、噪声大、寿命短。2、结构复杂、可靠性差、故障多,需要经常维护。3、由于换向器存在,限制了转子惯量的进一步下降,影响了动态性能。所以在模界主要应用于速度较慢和对震动不敏感的车模、船模上面,航模很少采用有刷电机。

无刷电机:这是航模界中除了有刷电机以外用的最多的一种电机,无刷直流电机不使用机械的电刷装置,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料,性能上相较一般的传统直流电机有很大优势。具有高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速等优点,至于缺点嘛……就是比有刷的贵、不好维护,广泛应用于航模、高速车模和船模。

不过,单个的无刷电机不是一套完整的动力系统,无刷基本必须通过无刷控制器也就是电调的控制才能实现连续不断的运转。普通的碳刷电机旋转的是绕组,而无刷电机不论是外转子结构还是内转子结构旋转的都是磁铁。所以任何一个电机都是由定子和转子共同构成的。


无刷电机的定子是产生旋转磁场的部分,能够支撑转子进行旋转,主要由硅钢片、漆包线、轴承、支撑件构成;而转子则是黏贴钕铁硼磁铁,在定子旋转磁场的作用进行旋转的部件,主要由转轴、磁铁、支持件构成。除此之外,定子与转子组成的磁极对数还影响着电机的转速与扭力。



无刷电机的结构

无刷电机的前盖、中壳、后盖主要是整体结构件,起到构建电机整体结构的作用。但是外转子无刷电机的外壳同时也是磁铁的磁路通路,所以外壳必须是导磁性的物质构成。内转子的外壳只是结构件,所以不限定材质。但是内转子电机比外转子电机多一个转子铁芯,这个转子铁芯的作用同样也是起到磁路通路的作用。


磁铁:是安装在转子上,是无刷电机的重要组成部分,无刷电机的绝大部分性能参数都与磁铁相关,包括功率、转速、扭矩等。


硅钢片:是有槽无刷电机的重要组成部分,当然,无槽无刷电机是没有硅钢片的,但是目前绝大多数的无刷电机都是有槽的。它在整个系统中的作用主要是降低磁阻、参与磁路运转。


转轴:是电机转子的直接受力部分,转轴的硬度必须能满足转子高速旋转的要求。


轴承:是电机运转顺畅的保证,轴承可以分为滑动轴承和滚动轴承,而滚动轴承又可以细分为深沟球轴承、滚针轴承和角接触轴承等十大类,而目前大多数的无刷电机都是采用深沟球轴承。



直流无刷电机的工作原理

直流无刷电机动力系统由转子、定子和位置传感器三部分等组成。位置传感按转子位置的变化,沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置,并在确定的位置处产生位置传感信号,经信号转换电路处理后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型

采用磁敏式位置传感器的直流无刷电动机,其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上,用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的直流无刷电动机,在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇产生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机,是在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等),当永磁体转子位置发生变化时,电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)。

简单而言,直流无刷电机就是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全转的磁场,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(也就是电调),好的电调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,所以一般来说价格要比无刷电机高出很多。


首先给大家复习几个基础定则:左手定则、右手定则、右手螺旋定则。别懵逼,我下面会给大家解释。


左手定则,这个是电机转动受力分析的基础,简单说就是磁场中的载流导体,会受到力的作用。

 

          让磁感线穿过手掌正面,手指方向为电流方向,大拇指方向为产生磁力的方向,我相信喜欢玩模型的人都还有一定物理基础的哈哈。


       右手定则,这是产生感生电动势的基础,跟左手定则的相反,磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线产生电动势。


让磁感线穿过掌心,大拇指方向为运动方向,手指方向为产生的电动势方向。为什么要讲感生电动势呢?不知道大家有没有类似的经历,把电机的三相线合在一起,用手去转动电机会发现阻力非常大,这就是因为在转动电机过程中产生了感生电动势,从而产生电流,磁场中电流流过导体又会产生和转动方向相反的力,大家就会感觉转动有很大的阻力。不信可以试试。


 

三相线分开,电机可以轻松转动


 

三相线合并,电机转动阻力非常大

      


右手螺旋定则,用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方

   向一致,那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N极。

 

这个定则是通电线圈判断极性的基础,红色箭头方向即为电流方向。

看完了三大定则,我们接下来先看看电机转动的基本原理。

第一部分:直流电机模型

我们找到一个中学物理学过的直流电机的模型,通过磁回路分析法来进行一个简单的分析。

状态1

当两头的线圈通上电流时,根据右手螺旋定则,会产生方向指向右的外加磁感应强度B(如粗箭头方向所示),而中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致,以形成一个最短闭合磁力线回路,这样内转子就会按顺时针方向旋转了。


当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时,转子所受的转动力矩最大。注意这里说的是“力矩”最大,而不是“力”最大。诚然,在转子磁场与外部磁场方向一致时,转子所受磁力最大,但此时转子呈水平状态,力臂为0,当然也就不会转动了。补充一句,力矩是力与力臂的乘积。其中一个为零,乘积就为零了。


当转子转到水平位置时,虽然不再受到转动力矩的作用,但由于惯性原因,还会继续顺时针转动,这时若改变两头螺线管的电流方向,如下图所示,转子就会继续顺时针向前转动,

 

状态2

如此不断改变两头螺线管的电流方向,内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作,就叫做换相。补充一句:何时换相只与转子的位置有关,而与其他任何量无直接关系。


第二部分:三相二极内转子电机

一般来说,定子的三相绕组有星形联结方式和三角联结方式,而“三相星形联结的二二导通方式”最为常用,这里就用该模型来做个简单分析。

 


上图显示了定子绕组的联结方式(转子未画出假想是个二极磁铁),三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时,有6种情况,分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB注意这是有顺序的。

       下面我看第一阶段:AB相通电


 

当AB相通电,则A极线圈产生的磁感线方向如红色箭头所示,B极产生的磁感线方向如图蓝色箭头所示,那么产生的合力方向即为绿色箭头所示,那么假设其中有一个二极磁铁,则根据“中间的转子会尽量使自己内部的磁感线方向与外磁感线方向保持一致”则N极方向会与绿色箭头所示方向重合。至于C,暂时没他什么事。


       第二阶段:AC相通电

 

第三阶段:BC相通电

 

第三阶段:BA相通电

 

为了节省篇幅,我们就不一一描述CA\CB的模型,大家可以自己类推一下。以下为中间磁铁(转子)的状态图:



每个过程转子旋转60度

六个过程即完成了完整的转动,其中6次换相。


第三部分:三相多绕组多极内转子电机

      我们再来看一个复杂点的,图(a)是一个三相九绕组六极(三对极)内转子电机,它的绕组连线方式见图 (b)。从图(b)可见,其三相绕组也是在中间点连接在一起的,也属于星形联结方式。一般而言,电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的(比如用9绕组6极,而不是6绕组6极),这样是为了防止定子的齿与转子的磁钢相吸对齐。

 


其运动的原则是:转子的N极与通电绕组的S极有对齐的运动趋势,而转子的S极与通电绕组的N极有对齐的运动趋势。

即为S与N相互吸引,注意跟之前的分析方法有一定的区别。

好吧,还是再帮大家分析一下吧,

第一阶段:AB相通电


第二阶段:AC相通电

 


第三阶段:BC相通电


第四阶段:BA通电


 

第五阶段:CA通电


第六阶段:CB通电


以上为六个不同的通电状态,其中经历了五个转动过程。每个过程为20度。

 


第四部分:外转子无刷直流电机

       看完了内转子无刷直流电机的结构,我们来看外转子的。其区别就在于,外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片,贴到了外壳上,电机运行时,是整个外壳在转,而中间的线圈定子不动。外转子无刷直流电机较内转子来说,转子的转动惯量要大很多(因为转子的主要质量都集中在外壳上),所以转速较内转子电机要慢,通常KV值在几百到几千之间。也是航模主要运用的无刷电机

       顺便啰嗦一下吧。无刷电机KV值定义为:转速/V,意思为输入电压每增加1伏特,无刷电机空转转速增加的转速值。比如说,标称值为1000KV的外转子无刷电机,在11伏的电压条件下,最大空载转速即为:11000rpm(rpm的含义是:转/分钟)。

同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的,KV值低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV值高,最高输出电流大,扭力小。我先前测试过穿越机2204电机的极限电流,单电机能彪上25A,而2212系列电机15A都上不了。

外转子无刷直流电机的结构:

       分析方法也和内转子电机类似,大家可以自己分析一下,根据右手螺旋定理判断线圈的N/S极,转子永磁体的N极与定子绕组的S极有对齐(吸引)的趋势,转子永磁体的S极与定子绕组的N极有对齐(吸引)的趋势,从而驱动电机转动。

       经典无刷电机2212 1000kv电机结构分析。


图为2212电机的(解剖图)

其结构如下:定子绕组固定在底座上,转轴和外壳固定在一起形成转子,插入定子中间的轴承。

图为xxd2212线圈拆解图

图为12绕组14极(即7对极),电机绕组绕发图。

后面画出了6种两相通电的情形,可以看出,尽管绕组和磁极的数量可以有许多种变化,但从电调控制的角度看,其通电次序其实是相同的,也就是说,不管外转子还是内转子电机,都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的顺序进行通电换相。当然,如果你想让电机反转的话,电子方法是按倒过来的次序通电;物理方法直接对调任意两根线,假设A和B对调,那么顺序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA,大家有没有发现这里顺序就完全倒过来了。

AB相通电

AC相通电

BC相通电

BA相通电

CA相通电

CB相通电

要说明一下的是,由于每根引出线同时接入两个绕组,所以电流是分两路走的。这里为使问题尽量简单化,下面几个图中只画出了主要一路的电流方向,还有一路电流未画出,另一路电流的具体情况放在后面进行分析,涉及到电路检测换相位置。



无刷电机中的专业名词


额定电压:也就是无刷电机适合的工作电压,其实无刷电机适合的工作电压非常广,额定电压是指定了负载条件而得出的情况。例如说,2212-850KV电机指定了1045螺旋桨的负载,其额定工作电压就是11V。如果减小负载,例如带7040螺旋桨,那这个电机完全可以工作在22V电压下。但是这个工作电压也不是无限上升的,主要受制于电子控制器支持的最高频率。所以说,额定工作是由工作环境决定的。

KV值:有刷直流电机是根据额定工作电压来标注额定转速的,无刷电机引入了KV值的概念,而让用户可以直观的知道无刷电机在具体的工作电压下的具体转速。实际转速=KV值*工作电压,这就是KV的实际意义,就是在1V工作电压下每分钟的转速。无刷直流电机的转速与电压呈正比关系,电机的转速会随着电压上升而线性上升。例如,2212-850KV电机在10V电压下的转速就是:850*10=8500RPM(RPM,每分钟转速)。

转矩:(力矩、扭矩)电机中转子产生的可以用来带动机械负载的驱动力矩,我们可以理解电机的力量。

转速:电机每分钟的转速,一般用RPM表示。 

最大电流:电机能够承受并安全工作的最大电流

最大功率:电机能够承受并安全工作的最大功率 功率=电压*电流

无刷电机功率和效率

我们可以简单的理解为电机输出功率=转速*扭矩,在同等的功率下,转矩和转速是一个此消彼长的关系,即同一个电机的转速越高,必定其转矩越低,相反也依然。不可能要求个电机的转速也更高,转矩也更高,这个规律通用于所有电机。例如:2212-850KV电机,在11V的情况下可以带动1045桨,如果将电压上升一倍,其转速也提高一倍,如果此时负载仍然是1045桨,那该电机将很快因为电流和温度的急剧上升而烧毁。

每个电机都有自己的力量上限,最大功率就是这个上限,如果工作情况超过了这个最大功率,就会导致电机高温烧毁。当然,这个最大功率也是指定了工作电压情况下得出的,如果是在更高的工作电压下,合理的最大功率也将提高。这是因为:Q=I2R,导体的发热与电流的平方是正比关系,在更高的电压下,如果是同样的功率,电流将下降导致发热减少,使得最大功率增加。这也解释了为什么在专业的航拍飞行器上,大量使用22.2V甚至30V电池来驱动多轴飞行器,高压下的无刷电机,电流小、发热小、效率更高。

经常有人问:2208 1000KV和2216 1000KV有什么不同,都是1000KV,不是都一样吗?呵呵,差别可大了。

在电机直径、KV值都一样的情况下,电机更高的电机自然功率越大,功率越大的电机自然能够带动的负载越大。好比一个男人100斤,一个男人160斤,你让他们去背一袋50斤的大米,100斤的男人虽然说稍稍有点吃力但也能背,160斤的男人觉得是小菜。但,如果是让他们背两袋米呢?160斤的男人咬咬牙也背起来了,100斤的男人恐怕腰都直不起来,这就是他们的差异。对于电机来说,工作越轻松,效率越高,利用前面的理论就是,铁耗也低铜耗也低。

记住这个公式(划重点):扭矩与电流的平方成正比


随着电机工作的越来越累,它的效率会迅速的降低。所以说选择多轴电机,必须选择合适功率电机以及与他搭配的螺旋桨,让电机工作在相对轻松的状态,一般来说悬停时工作功率是最大功率的30-45%之间比较好。不可小牛拉大车,也不能大牛拉小车。

无刷电机电压与效率的关系

先上两个公式:
1、功率=电压*电流
2、发热量=电流的平方*电阻

由公式得出两个结论:在同功率下,电压越高电流越小,并推出:在同功率下,电压越高发热量越小。最后得出结论:同一个飞行器,使用的电压越高,电流越小并且发热越少,效率越高。

现在知道为什么高压电线要上100KV甚至220KV、550KV(这个KV是千伏)的高电压了吧。

当然,飞行器是需要电池进行驱动的,准确的说是锂电池,锂电池的片数自然取决于电池的大小,越大的电池自然能做的越高电压。所以在电压这方面,其实我们能做的并不多,因为市场上的电池很多都是系列化的,比如说450这样的机型,你可以去找450直升机的6S电池,但是价格很高,而且需要的电调价格也要高一些。所以在电压这方面我们应该做的就是:尽量避免大机型用低压电池,那样会造成工作电流相对高一些,从而铜耗较大。同时,也要避免小型飞机用高压电池,那样电池的重量太大。


关于无刷电机的磁极对数

磁场的旋转速度又称同步转速,它与三相电流的频率和磁极对数p有关。若定子绕组,在任一时刻合成的磁场只有一对磁极(磁极对数p=1),即只有两个磁极,对只有一对磁极的旋转磁场而言,三相电流变化一周,合成磁场也随之旋转一周,如果是50hz的交流电,旋转磁场的同步转速就是50转/秒或3000转/分,在工程技术中,常用转/分(r/min)来表示转速。如果定子绕组合成的磁场有两对磁极(磁极对数p=2),即有四个磁极,可以证明,电流变化一个周期,合成磁场在空间旋转180度,由此可以推广得出:p对磁极旋转磁场每分钟的同步转速为n=60f/p。

当磁极对数一定时,如果改变交流电的频率,则可改变旋转磁场的同步转速,这就是变频调速的基本原理。由于电机的磁极是成对出现的,所以也常用极对数表示。

关于无刷电机的磁铁

模界的无刷电机几乎100%用的“磁王”——钕铁硼磁铁,用磁王来形容钕铁硼磁铁是当之无愧的,钕铁硼磁铁是我们生活中常见的黑乎乎的铁氧体磁铁磁性的3倍!当然了,价格更是铁氧体磁铁的10倍以上。无刷电机终归属于永磁电机,而永磁电机的功率、特点等特性完全取决于磁铁。基本可以说吧,磁铁的体积与牌号决定了电机的最大功率。


另外还有磁铁形状上的差异,如果拆开一些廉价的电机你就会有一个发现,绝大部分的磁铁形状都是方片行。方片形的磁铁加工简单,价格相对便宜,自然成了追求成本电机的最佳选择。而很多品牌电机选择了弧形磁铁,弧形可以保证磁铁和硅钢片的气隙一直保持一致,似乎功率上和效率上都胜过了方形磁铁一筹。但是,在拆开一些电机也发现了被称之为面包型的磁铁,他们能够和铁壳完整的贴合在一起,和硅钢片的距离却是和方形磁铁一样,都不是一致的。关于这种磁铁,在请教了一些业内人士,他们确信这种磁铁比弧形磁铁效果还要更佳,在此不做结论。

不过还有一种情况采用方形磁铁其实也是可以的,在多槽数多极数的无刷电机(比如说36槽42极电机),基本都是采用了方形磁铁,这是因为铁壳直径很大,方形磁铁也能很好的和铁壳粘合,并且和硅钢片的气隙也很均匀。

关于无刷电机的硅钢片

其实初中读电磁学的时候,我经常想的问题是,电机为什么需要硅钢片呢?不是说通电的导体在磁场中就能产生作用吗?那为什么还需要硅钢片呢。后来我想了很久很久终于得出一个结论,那就是搞设计的人不会比你傻!

空气是弱导磁的,但铁是导磁的,硅钢片的作用就是把磁铁的磁路引导过来并形成回路,这就需要电机磁阻(大家把它等同理解为电阻即可)比较小。但是大家都看见了,为什么定子上面怎么都是一片一片构成的呢?

大家知道电磁炉的原理吗?为什么铁锅放上电磁炉上面就会发热?其实这就是因为-----类似于铁的材料放在快速变化的电磁场中(大家想想交流电吧,那个电是瞬间飞来飞去,不像直流电永远是正极到负极)会产生涡流损耗而发热,并且频率越高发热量越大。硅钢片处在电机的旋转磁场当中,就是和那放在电磁炉上的铁锅一样遇到了同样的问题,解决的办法就是往钢里添加硅并且做成薄片,理论上越薄的硅钢片产生的涡流损耗就越小。

所以大家是不是明白了普通的固定翼电机大都是比较厚的0.35MM硅钢片,而直升机和涵道机电机大都是用0.2MM硅钢片的原因呢?电机转速越快,磁场变化越快,那涡流损耗就越大。现在大多数的多轴电机都使用了0.2MM单片的硅钢片,这样做成的电机铁耗就会更低。

相关小知识:为什么高KV电机在全油门空转的情况下下会发热很厉害呢?

答案是:产生热量的不是铜线,因为此时通过的电流很小。产生热量的正是涡流损耗和磁滞损耗,因为此时电机完全空载,转速比较高,涡流损耗大,而所有的损耗最后都变成了热量。


关于无刷电机使用与保养

直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品,并在多个领域中都得到广泛的应用。用户在使用直流无刷电机时有一些问题也是需要注意的,那么具体使用直流无刷电机要注意什么呢?

(1)在拆卸前,要用压缩空气吹净电机表面灰尘,并将表面污垢擦拭干净。
(2)选择电机解体的工作地点,清理现场环境。
(3)熟悉电机结构特点和检修技术要求。
(4)准备好解体所需工具(包括专用工具)和设备。
(5)为了进一步了解电机运行中的缺陷,有条件时可在拆卸前做一次检查试验。为此,将电机带上负载试转,详细检查电机各部分温度、声音、振动等情况。


本文整理自

《迄今最全的无刷电机工作及控制原理分享》作者:少帅-Z

《老司机带你全面了解无刷电机》新浪博客

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评论
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  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 164浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 150浏览
  • 随着消费者对汽车驾乘体验的要求不断攀升,汽车照明系统作为确保道路安全、提升驾驶体验以及实现车辆与环境交互的重要组成,日益受到业界的高度重视。近日,2024 DVN(上海)国际汽车照明研讨会圆满落幕。作为照明与传感创新的全球领导者,艾迈斯欧司朗受邀参与主题演讲,并现场展示了其多项前沿技术。本届研讨会汇聚来自全球各地400余名汽车、照明、光源及Tier 2供应商的专业人士及专家共聚一堂。在研讨会第一环节中,艾迈斯欧司朗系统解决方案工程副总裁 Joachim Reill以深厚的专业素养,主持该环节多位
    艾迈斯欧司朗 2025-01-16 20:51 195浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 112浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 183浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 100浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 41浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 49浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 121浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 390浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 73浏览
  • 日前,商务部等部门办公厅印发《手机、平板、智能手表(手环)购新补贴实施方案》明确,个人消费者购买手机、平板、智能手表(手环)3类数码产品(单件销售价格不超过6000元),可享受购新补贴。每人每类可补贴1件,每件补贴比例为减去生产、流通环节及移动运营商所有优惠后最终销售价格的15%,每件最高不超过500元。目前,京东已经做好了承接手机、平板等数码产品国补优惠的落地准备工作,未来随着各省市关于手机、平板等品类的国补开启,京东将第一时间率先上线,满足消费者的换新升级需求。为保障国补的真实有效发放,基于
    华尔街科技眼 2025-01-17 10:44 221浏览
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