无刷电机介绍

Posted 2022-01-12 丘木木

尺寸

大家选择无刷电机，会看到很多命名类似的型号，如2216、2814等，这个数字，前两位是定子外径（mm）、后两位的是定子高度（mm）。定子的外径和高度越多，定子的铁芯越大，线圈绕的匝数也越多，表现出来就是电机的功率越大。当然，尺寸越大功率越大，但重量也越大。

如某电机是2216，表示定子外径是22mm，定子高度是16mm。定子外径和定子高度与电机的功率成正比，2218的比2212的电机定子高度高，肯定是功率同样也大。这个尺寸的意义在于看型号就可以比较两个电机的功率大小，但这个一般只是比较定子外径相同而高度不一样，或者高度一样而外径不一样，定子外径和高度都不一样的很难通过此型号比较。

需要注意的，此尺寸是指定子的，不是指电机外型尺寸，电机壳的厚度、散热糟形、底座高度等都影响电机外型尺寸，所以用定子尺寸做功率的判断比用外型尺寸要标准和靠谱。

常见尺寸有：2212、2808、5008等。

电机槽数和极数

介绍

1）槽数（N）：定子铁芯的槽数量。无刷电机是三相电机，所以槽数是3的倍数。
2）极数（P）：转子上磁钢的数量，磁铁必定是南北极成对使用，极数必然是偶数。

电机槽数和极数有些电机型号直接写为槽数N极数P，如12P14N，是12槽14极的意思。

3）槽数和极数特点

a、槽数(N)和极数§都与最高转速成反比，就是槽数（极数）越小，电机的最大转速越高。如9N12P的最高转速比12N14高。
b、在槽数(N)相同的情况下，极数§与扭力成正比，极数越大，扭力越大。
c、一般情况下，槽数(N)和极数§越大，电机顿挫感越小（在电机不带电的时候，用手转动电机，会感觉一卡一卡的顿挫感），理论上电机振动会更少，但槽数多了后很难做好动平衡。

12槽14级电机如下：

固定翼电机怎么清一色的12槽14级？450电机怎么又是9N6P？车用电机怎么是个12槽4极

齿槽转矩问题

永磁电机都存在齿槽转矩问题，也就是在不通电的情况下用手转动电机所感觉到的顿感，很多人甚至会错误的认为，顿感强烈的电机磁性很强是电机优秀的表现。不是的，齿槽转矩是永磁电机天生的缺点，是电机设计需要克服并尽量减小的指标，他会造成电机转速波动（专业术语为纹波转矩）、运转噪声、运转震动。分数槽的齿槽转矩和槽数与极数的最小公倍数有关，数字越大齿槽转矩（也就是停顿的感觉，简称顿感）越小。

9N12P
顿感：36次
一些小型固定翼电机常会使用此槽极组合，常见于直驱使用。顿感36次，少于12N14P组合。

12N14P
顿感：84次
绕组系数：0.933
优点：齿槽转矩小（12槽常见组合里面顿感数最多）、绕组系数较高（12N16P绕组系数0.866）、扭矩在12槽电机里面较高（高于12N8P、12N10P）。优点是不是说的多了点？是啊，没办法，如果不是有这么多的优点，这个组合怎么会在航模领域大行其道，几乎达到遍地都是12N14P电机的地步呢？

KV值

无刷电机KV值定义为转速/V，意思为输入电压增加1伏特(V)，无刷电机空转转速（转/分钟）增加的转速值。从这个定义来看，电压与电机空转转速是遵循严格的线性比例关系的，并且是常量，无论电机在那个工作电压，电压和转速的关系都遵从值。

1）空转转速的计算
记住，这个值是指电机空转没有带螺旋桨等负荷下的转速与电压的关系，如KV是650，在11.1V电压下空转转速是 11.1×650 = 7215转/分钟，KV值是900，同样电压下的空转转速是11.1x900=9990转/分钟。

2）高低KV值的相对比较（只有相同的定子外径和定子高度的同一个型号，不同的KV值没有太大比较意义，如某某牌子的2216电机，有650KV、800KV、900KV三种型号）

KV值	高KV	低KV
定子线圈绕线匝数	少	多
最高输出电流	小	大
相同电压下扭矩	小	大
相同电压下转速	高	低
匹配螺旋桨直径	小	大

3）不能通过KV比较电机的好坏，不能说KV380的比KV600的好，同一个型号不同KV值的电机价格是一样的。

外转子和内转子

无刷电机根据定子的位置，可以分为外转子和内转子两种。

1）外转子：定子在里面，转子在外面叫外转子。

上图是典型的外转子电机，转子在外面包着定子，转子和外壳合在一起，转动的时候，外壳（不包括底座）和输出轴一起转动。内转子扭矩比较大，KV值低。

2）内转子
跟外转子相反，内转子是定子包着转子，转动的时候，只是转子转动（外壳不转）。内转子扭矩比较小，KV值高。

绕线方法

3N2P

绕线方式为：ABC（大写表示正绕，也就是顺时针绕线，小写表示反绕，也就是逆时针绕线。A代表第一相，B表示第二相，C表示第三项，下同）
顿感：6次
最简单分数槽结构，绕线简单（绕线方向全部为同方向）。使用范围包括：
1、540有感/无感车用电机
是的，部分540电机就是3N2P结构。
2、有刷电机
没看错，我们最常见的两块磁铁的有刷电机就是使用的3N2P结构。

6N4P

3N2P电机2倍数的电机
绕线方式：ABCABC

电机槽极结构也是可以整数相乘的，相乘几倍绕组即按照原方式增加几倍。3N2P的绕组为ABC，所以6N4P电机的绕组为ABCABC。
应用范围：
1、小型内转电机
船用电机仍可以看见此电机的身影。
2、小型车用电机

9N6P

3N2P电机的3倍数电机
绕线方式： ABCABCABC
顿感：18次
绕组系数：0.866

很常见的槽极结构，大量应用在直升机模型和船模型。如MINI直升机电机、250直升机电机、450直升机电机、500直升机电机。
大家修复这个电机记住两个原则即可：
1、所有绕组绕线全部正绕（悄悄告诉你们，全部反绕也是一样的…关键要全部一样）
2、第一根线1槽-4槽-7槽
第二根线2-----5-----8槽
第三根线3-----6-----9槽
450直升机电机使用3S，一般匝数为 到 圈。
450直升机电机使用3S，一般匝数为 到 圈。
450直升机电机使用6S，一般匝数为 到 圈。
500直升机电机使用6S，一般匝数为 到 圈。
600直升机电机使用6S，一般匝数为 3 圈。
700直升机电机使用12S，一般匝数为 到 圈。

12N8P

3N2P的4倍数电机
绕线方式：ABCABCABCABC

顿感：24次
少见于固定翼模型电机，常见于500、600直升机模型电机、以及船用模型电机。属于12槽电机里面转速最快的槽极结构，一般为减速使用。使用在固定翼上的效果差于12N14P。

15N10P

3N2P的5倍数电机
绕线方式为：ABCABCABCABCABC
模型上少见，关于3N2P电机及其派生槽极结构就介绍到此。遇到3N2P电机及其倍数电机都可按照上述绕线方式进行绕线。

3N4P

绕线方式：ABC
和3N2P一样的绕线方式，派生电机也是一样。3N4P结构模型上少见。

6N8P

3N4P的2倍数电机
绕线方式：ABCABC
模型上少见。

9N8P和9N10P适用

12N10P和12N14P适用

18N20P适用

18N24P适用

24N20P和24N28P适用

24N22P和24N26P适用

9N12P

3N4P的3倍数电机
绕线方式;ABCABCABC

顿感：36次
一些小型固定翼电机常会使用此槽极组合，常见于直驱使用。顿感36次，少于12N14P组合。

12N16P

3N4P的4倍数电机
绕线方式：ABCABCABCABC

顿感：48次
12槽电机常见组合里面扭力最强的槽极组合，模型上少见。

18N24P

3N4P的6倍数电机
绕线方式：ABCABCABCABCABCABC

顿感：72次
很多35-40系列的多轴电机，因为定子尺寸较小不适合做成24槽，往往会选取这个槽极组合。中规中矩的槽极组合，在更大直径的电机力会被24N28P和24N22P代替掉。

9N8P

绕线方式：AaABbBCcC

顿感：72次
优点：很高的顿感，齿槽转矩小。
缺点：存在径向不平衡拉力问题，噪声和震动较大。
令人又爱又恨的组合，爱的是槽极数字这么小的电机竟然有72次的顿感，而且绕组系数高达0.945！要知道12N14P电机绕组系数也才0.933！可是，这个电机一个先天不足的不平衡径向拉力问题导致他在模型界很少有出镜的机会。在其他的应用场合，还是有很多人钟爱这个组合，可以通过其他技术手段改善它的缺点，可是在模型界，大家都把它丢一边去了。

9N10P

绕线方式：AaABbBCcC

顿感：90次
优点：很高的顿感，齿槽转矩小。
缺点：存在径向不平衡拉力问题，噪声和震动较大。
什么叫难兄难弟？9N10P和9N8P就是真正的难兄难弟，9N10P顿感和效率都高于9N8P，可是一个共同的问题导致了他们在模型界共同的命运。

12N10P

绕线方式：AabBCcaABbcC

顿感：60次
优点：顿感较高
缺点：顿感和扭矩以及效率都不如12N14P，在模型界可以说完全被12N14P掩盖了光芒和出镜的机会，常见于600-700直升机电机。

12N14P

绕线方式：AabBCcaABbcC

顿感：84次
绕组系数：0.933
优点：齿槽转矩小（12槽常见组合里面顿感数最多）、绕组系数较高（12N16P绕组系数0.866）、扭矩在12槽电机里面较高（高于12N8P、12N10P）。优点是不是说的多了点？是啊，没办法，如果不是有这么多的优点，这个组合怎么会在航模领域大行其道，几乎达到遍地都是12N14P电机的地步呢？
修复12N14P电机记住的原则是：
1、第一相 1槽正-2槽反-7槽反-8槽正
第二相 3槽反-4槽正-9槽正-10槽反
第三相 5槽正-6槽反-11槽反-12槽正
三角接法：1+12- 5+10-3+8
星形接法：1+3+5出线. 8、10、12焊接在一起。

24N20P

12N10P的2倍数电机
绕线方式：AabBCcaABbcCAabBCcaABbcC

顿感：120次
绕组系数：0.933
12N10P的2倍数电机，多轴电机里面的少数派，但是不少其他应用电机使用此组合，算是12N10P电机长大后终于出镜的机会多了一点。

24N28P

12N14P电机的2倍数电机
绕线方式：AabBCcaABbcCAabBCcaABbcC

顿感：168次
绕组系数：0.933
12N14P的2倍数电机，继承12N14P绕组系数较高、扭矩较大、齿槽转矩小等优势，在多轴电机市场占据一定分量。

24N22P

绕线方式：AaAabBbBCcCcaAaABbBbcCcC

顿感：264
绕组系数：0.949
顿感比18N24P的72次、24N20P的120次、24N28P的168次都要高很多！绕组系数在以上几款里面也是最高。以上两点，使用很多厂家都愿意使用这个组合。

24N26P

绕线方式：AaAabBbBCcCcaAaABbBbcCcC

顿感：312次
绕组系数：0.949
按理，这个组合应该说在24槽组合里面算是比较好的组合了，齿槽转矩小、绕组系数高、扭矩大于24N22P。可是，好像没怎么看见过这个组合。。。。未知。

6N4P与6N8P、9N6P和9N12P、9N8P和9N10P、12N8P和12N16P、12N10P和12N14P，以上这些槽极结构，在一起的绕法是一样的。

N与P搭配的一个原则是，N与P要尽量接近，才可以获得较高的效率。所以与12槽搭配的有8P、10P、14P、16P，18P都没有看见这种组合，更不要说更远的22P了。你看下这个组合，2个槽就占了3个极了，我没有这种电机的绕法，但相信效率不高，非主流。选择其他组合吧。

入线即为头线，出线即为尾线，你说的是接法就是Y接，就3尾线短接，头线出线。头+尾出线就是角接。

参考：
http://www.modouwo.com/AiHaoZhe/Tutorial/Detail/UAV/729/9
http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1022958&fromuid=234854