无刷电机的基本概念

无刷直流电机（BLDC）是随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机，它是现代电子技术（包括电子电力、微电子技术）、控制理论和电机技术相结合的产物。和普通的有刷直流电机利用电枢绕组旋转换向不同，无刷电机是利用电子换向并磁钢旋转的电机。普通的直流电机是利用碳刷进行换向的，碳刷换向存在很大的缺点，主要包括：

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。

 

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结构还是内转结构旋转的都是磁铁。任何一个电机都是由定子和转子共同构成的。

定子：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。

转子：无刷电机的转子是黏贴钕铁硼磁铁，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

 

无刷电机与其他电机的区分：

一定要注意的是，我们要把无刷同其他类型的电机进行区分开。

直流电机：我们也称为有刷电机或者碳刷电机，是历史最悠久的电机类型，也是目前数量最多的电机类型。收音机、打印机等都可能用到此类电机。这种电机就是利用碳刷换向的，无刷电机的命名也是针对这种电机命名的。

异步电机：这是我们生活中非常常见的电机类型，工业动力、排气扇、电风扇全部是使用异步电机。异步电机也没有电刷，所以偶尔也会称呼异步电机为无刷电机，但是大家共同定义的无刷电机就是我们所说的无刷电机-BLDC。

 

额定电压和KV值：

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）。

 

转矩和转速：

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。 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。

 

最大电流和最大功率：

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

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。