無刷電機工作原理

電磁學基本知識

首先給大家復習幾個基礎(chǔ)定則：左手定則、右手定則、右手螺旋定則。

左手定則

這個是電機轉(zhuǎn)動受力分析的基礎(chǔ)，簡單說就是磁場中的載流導體，會受到力的作用。

用于判斷導線在磁場中受力的方向：伸開左手，使拇指與其他四指垂直且在一個平面內(nèi)，讓磁感線從手心流入，四指指向電流方向，大拇指指向的就是安培力方向（即導體受力方向）。

右手定則

這是產(chǎn)生感生電動勢的基礎(chǔ)，跟左手定則的相反，磁場中的導體因受到力的牽引切割磁感線產(chǎn)生電動勢。

用于判斷在磁場中運動的導體產(chǎn)生的電流方向：伸開右手，使大拇指跟其余四個手指垂直并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把右手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運動方向，則其余四指指向感生電動勢的方向。也就是切割磁感線的導體會產(chǎn)生反電動勢，實際上通過反電動勢定位轉(zhuǎn)子位置也是普通無感電調(diào)工作的基礎(chǔ)原理之一。

右手螺旋定則（安培定則）

用于判斷通電線圈的磁場極性：用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中電流方向，大拇指所指的那端就是螺線管的N極。

直線電流的磁場的話，大拇指指向電流方向，另外四指彎曲指的方向為磁感線的方向。

為什么要講感生電動勢呢？不知道大家有沒有類似的經(jīng)歷，把電機的三相線合在一起，用手去轉(zhuǎn)動電機會發(fā)現(xiàn)阻力非常大，這就是因為在轉(zhuǎn)動電機過程中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生電流，磁場中電流流過導體又會產(chǎn)生和轉(zhuǎn)動方向相反的力，大家就會感覺轉(zhuǎn)動有很大的阻力。不信可以試試。

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三相線分開，電機可以輕松轉(zhuǎn)動

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三相線合并，電機轉(zhuǎn)動阻力非常大

看完了三大定則，我們接下來先看看電機轉(zhuǎn)動的基本原理。

第一部分：直流電機模型

我們找到一個中學物理學過的直流電機的模型，通過磁回路分析法來進行一個簡單的分析。

狀態(tài)1

當兩頭的線圈通上電流時，根據(jù)右手螺旋定則，會產(chǎn)生方向指向右的外加磁感應(yīng)強度B（如粗箭頭方向所示），而中間的轉(zhuǎn)子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致，以形成一個最短閉合磁力線回路，這樣內(nèi)轉(zhuǎn)子就會按順時針方向旋轉(zhuǎn)了。

當轉(zhuǎn)子磁場方向與外部磁場方向垂直時，轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)動力矩最大。注意這里說的是“力矩”最大，而不是“力”最大。誠然，在轉(zhuǎn)子磁場與外部磁場方向一致時，轉(zhuǎn)子所受磁力最大，但此時轉(zhuǎn)子呈水平狀態(tài)，力臂為0，當然也就不會轉(zhuǎn)動了。補充一句，力矩是力與力臂的乘積。其中一個為零，乘積就為零了。

當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到水平位置時，雖然不再受到轉(zhuǎn)動力矩的作用，但由于慣性原因，還會繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動，這時若改變兩頭螺線管的電流方向，如下圖所示，轉(zhuǎn)子就會繼續(xù)順時針向前轉(zhuǎn)動，

狀態(tài)2

如此不斷改變兩頭螺線管的電流方向，內(nèi)轉(zhuǎn)子就會不停轉(zhuǎn)起來了。改變電流方向的這一動作，就叫做換相。補充一句：何時換相只與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)，而與其他任何量無直接關(guān)系。

第二部分：三相二極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機

一般來說，定子的三相繞組有星形聯(lián)結(jié)方式和三角聯(lián)結(jié)方式，而“三相星形聯(lián)結(jié)的二二導通方式”最為常用，這里就用該模型來做個簡單分析。

上圖顯示了定子繞組的聯(lián)結(jié)方式（轉(zhuǎn)子未畫出假想是個二極磁鐵），三個繞組通過中心的連接點以“Y”型的方式被聯(lián)結(jié)在一起。整個電機就引出三根線A, B, C。當它們之間兩兩通電時，有6種情況，分別是AB, AC, BC, BA, CA, CB注意這是有順序的。

       第一階段：AB相通電

當AB相通電，則A極線圈產(chǎn)生的磁感線方向如紅色箭頭所示，B極產(chǎn)生的磁感線方向如圖藍色箭頭所示，那么產(chǎn)生的合力方向即為綠色箭頭所示，那么假設(shè)其中有一個二極磁鐵，則根據(jù)“中間的轉(zhuǎn)子會盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致”則N極方向會與綠色箭頭所示方向重合。至于C，暫時沒他什么事。

       第二階段：AC相通電

       第三階段：BC相通電

BC相通電

       第四階段：BA相通電

BA相通電

為了節(jié)省篇幅，我們就不一一描述CA\CB的模型，大家可以自己類推一下。以下為中間磁鐵（轉(zhuǎn)子）的狀態(tài)圖：

每個過程轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60度

六個過程即完成了完整的轉(zhuǎn)動，其中6次換相。

整個過程旋轉(zhuǎn)的磁場牽引著永磁體不斷旋轉(zhuǎn)，如下動圖：

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而這個換向的操作，就是需要驅(qū)動器去完成的。這也是無刷電機和有刷電機最大的區(qū)別，即不像有刷電機的機械換向，無刷電機是通過電子換向來驅(qū)動轉(zhuǎn)子不斷地轉(zhuǎn)動，電機的電壓和KV值決定了電機轉(zhuǎn)速，而電機的轉(zhuǎn)速就決定了換向的頻率。

第三部分：三相多繞組多極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機

      我們再來看一個復雜點的，圖(a)是一個三相九繞組六極（三對極）內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，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連接在一起的，也屬于星形聯(lián)結(jié)方式。一般而言，電機的繞組數(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。

其運動的原則是：轉(zhuǎn)子的N極與通電繞組的S極有對齊的運動趨勢，而轉(zhuǎn)子的S極與通電繞組的N極有對齊的運動趨勢。

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

       看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機的結(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，電機運行時，是整個外殼在轉(zhuǎn)，而中間的線圈定子不動。外轉(zhuǎn)子無刷直流電機較內(nèi)轉(zhuǎn)子來說，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量要大很多（因為轉(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)子電機要慢，通常KV值在幾百到幾千之間。也是航模主要運用的無刷電機

       順便啰嗦一下吧。無刷電機KV值定義為：轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機，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，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2204電機的極限電流，單電機能彪上25A，而2212系列電機15A都上不了。

外轉(zhuǎn)子無刷直流電機的結(jié)構(gòu)：

       分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機類似，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)動電機轉(zhuǎn)動。

       經(jīng)典無刷電機2212 1000kv電機結(jié)構(gòu)分析。

DJI 2312S電機和XXD 2212電機的（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。

XXD2212線圈拆解圖

12繞組14極（即7對極）電機繞組圖

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，其通電次序其實是相同的，也就是說，不管外轉(zhuǎn)子還是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進行通電換相。當然，如果你想讓電機反轉(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行分析，涉及到電路檢測換相位置。

無刷電機中的專業(yè)知識點

參考：http://www.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1233271&_dsign=d02932a0

《EMAX銀燕：一篇文章帶你全面了解無刷電機》

無刷電機的基本概念

根據(jù)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理，我們可以將電機分為有刷電機、內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機和外轉(zhuǎn)子無刷電機。

有刷電機：我們也稱為直流電機或者碳刷電機，是歷史最悠久的電機類型，也是目前數(shù)量最多的電機類型。電機工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉(zhuǎn)動的換相器和電刷來完成的。這種電機具有造價相對較低、扭力高、結(jié)構(gòu)簡單、易維護等優(yōu)點。不過由于結(jié)構(gòu)限制，所以缺點也比較明顯：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(jié)構(gòu)復雜、可靠性差、故障多，需要經(jīng)常維護。3、由于換向器存在，限制了轉(zhuǎn)子慣量的進一步下降，影響了動態(tài)性能。所以在模界主要應(yīng)用于速度較慢和對震動不敏感的車模、船模上面，航模很少采用有刷電機。

無刷電機：這是模界中除了有刷電機以外用的最多的一種電機，無刷直流電機不使用機械的電刷裝置，采用方波自控式永磁同步電機，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉(zhuǎn)子的永磁材料，性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機有很大優(yōu)勢。具有高效率、低能耗、低噪音、超長壽命、高可靠性、可伺服控制、無級變頻調(diào)速等優(yōu)點，至于缺點嘛……就是比有刷的貴、不好維護，廣泛應(yīng)用于航模、高速車模和船模。

不過，單個的無刷電機不是一套完整的動力系統(tǒng)，無刷基本必須通過無刷控制器也就是電調(diào)的控制才能實現(xiàn)連續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)。普通的碳刷電機旋轉(zhuǎn)的是繞組，而無刷電機不論是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的都是磁鐵。所以任何一個電機都是由定子和轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成的。

無刷電機的定子是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部分，能夠支撐轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)，主要由硅鋼片、漆包線、軸承、支撐件構(gòu)成；而轉(zhuǎn)子則是黏貼釹鐵硼磁鐵，在定子旋轉(zhuǎn)磁場的作用進行旋轉(zhuǎn)的部件，主要由轉(zhuǎn)軸、磁鐵、支持件構(gòu)成。除此之外，定子與轉(zhuǎn)子組成的磁極對數(shù)還影響著電機的轉(zhuǎn)速與扭力。

無刷電機的結(jié)構(gòu)

無刷電機的前蓋、中殼、后蓋主要是整體結(jié)構(gòu)件，起到構(gòu)建電機整體結(jié)構(gòu)的作用。但是外轉(zhuǎn)子無刷電機的外殼同時也是磁鐵的磁路通路，所以外殼必須是導磁性的物質(zhì)構(gòu)成。內(nèi)轉(zhuǎn)子的外殼只是結(jié)構(gòu)件，所以不限定材質(zhì)。但是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機比外轉(zhuǎn)子電機多一個轉(zhuǎn)子鐵芯，這個轉(zhuǎn)子鐵芯的作用同樣也是起到磁路通路的作用。

磁鐵：是安裝在轉(zhuǎn)子上，是無刷電機的重要組成部分，無刷電機的絕大部分性能參數(shù)都與磁鐵相關(guān)，包括功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等。

硅鋼片：是有槽無刷電機的重要組成部分，當然，無槽無刷電機是沒有硅鋼片的，但是目前絕大多數(shù)的無刷電機都是有槽的。它在整個系統(tǒng)中的作用主要是降低磁阻、參與磁路運轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)軸：是電機轉(zhuǎn)子的直接受力部分，轉(zhuǎn)軸的硬度必須能滿足轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的要求。

軸承：是電機運轉(zhuǎn)順暢的保證，軸承可以分為滑動軸承和滾動軸承，而滾動軸承又可以細分為深溝球軸承、滾針軸承和角接觸軸承等十大類，而目前大多數(shù)的無刷電機都是采用深溝球軸承。

直流無刷電機的工作原理

直流無刷電機動力系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子、定子和位置傳感器三部分等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進行換流(即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。

位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置傳感器的直流無刷電動機，其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返?裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的直流無刷電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等)，當永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化)。

簡單而言，直流無刷電機就是依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心全轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動，電機就轉(zhuǎn)起來了，電機的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無刷電機的控制性能有很大關(guān)系，因為輸入的是直流電，電流需要電子調(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機那里接收控制信號，控制電機的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要。

總的來說，無刷電機的結(jié)構(gòu)是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器（也就是電調(diào)），好的電調(diào)需要有單片機控制程序設(shè)計、電路設(shè)計、復雜加工工藝等過程的總體控制，所以一般來說價格要比無刷電機高出很多。

無刷電機中的專業(yè)名詞

額定電壓：也就是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。例如說，2212-850KV電機指定了1045螺旋槳的負載，其額定工作電壓就是11V。如果減小負載，例如帶7040螺旋槳，那這個電機完全可以工作在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：有刷直流電機是根據(jù)額定工作電壓來標注額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。實際轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。無刷直流電機的轉(zhuǎn)速與電壓呈正比關(guān)系，電機的轉(zhuǎn)速會隨著電壓上升而線性上升。例如，2212-850KV電機在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)電機中轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的可以用來帶動機械負載的驅(qū)動力矩，我們可以理解電機的力量。

轉(zhuǎn)速：電機每分鐘的轉(zhuǎn)速，一般用RPM表示。

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 功率=電壓*電流

無刷電機功率和效率

我們可以簡單的理解為電機輸出功率=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。例如：2212-850KV電機，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，如果此時負載仍然是1045槳，那該電機將很快因為電流和溫度的急劇上升而燒毀。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=I2R，導體的發(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，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?差別可大了。

在電機直徑、KV值都一樣的情況下，電機更高的電機自然功率越大，功率越大的電機自然能夠帶動的負載越大。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）：扭矩與電流的平方成正比

隨著電機工作的越來越累，它的效率會迅速的降低。所以說選擇多軸電機，必須選擇合適功率電機以及與他搭配的螺旋槳，讓電機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。

當然，飛行器是需要電池進行驅(qū)動的，準確的說是鋰電池，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，其實我們能做的并不多，因為市場上的電池很多都是系列化的，比如說450這樣的機型，你可以去找450直升機的6S電池，但是價格很高，而且需要的電調(diào)價格也要高一些。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，也要避免小型飛機用高壓電池，那樣電池的重量太大。

關(guān)于無刷電機的磁極對數(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)于無刷電機的磁鐵

模界的無刷電機幾乎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！當然了，價格更是鐵氧體磁鐵的10倍以上。無刷電機終歸屬于永磁電機，而永磁電機的功率、特點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，如果拆開一些廉價的電機你就會有一個發(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，價格相對便宜，自然成了追求成本電機的最佳選擇。而很多品牌電機選擇了弧形磁鐵，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。

不過還有一種情況采用方形磁鐵其實也是可以的，在多槽數(shù)多極數(shù)的無刷電機（比如說36槽42極電機），基本都是采用了方形磁鐵，這是因為鐵殼直徑很大，方形磁鐵也能很好的和鐵殼粘合，并且和硅鋼片的氣隙也很均勻。

關(guān)于無刷電機的硅鋼片

其實初中讀電磁學的時候，我經(jīng)常想的問題是，電機為什么需要硅鋼片呢?不是說通電的導體在磁場中就能產(chǎn)生作用嗎?那為什么還需要硅鋼片呢。后來我想了很久很久終于得出一個結(jié)論，那就是搞設(shè)計的人不會比你傻!

空氣是弱導磁的，但鐵是導磁的，硅鋼片的作用就是把磁鐵的磁路引導過來并形成回路，這就需要電機磁阻(大家把它等同理解為電阻即可)比較小。但是大家都看見了，為什么定子上面怎么都是一片一片構(gòu)成的呢?

大家知道電磁爐的原理嗎?為什么鐵鍋放上電磁爐上面就會發(fā)熱?其實這就是因為-----類似于鐵的材料放在快速變化的電磁場中(大家想想交流電吧，那個電是瞬間飛來飛去，不像直流電永遠是正極到負極)會產(chǎn)生渦流損耗而發(fā)熱，并且頻率越高發(fā)熱量越大。硅鋼片處在電機的旋轉(zhuǎn)磁場當中，就是和那放在電磁爐上的鐵鍋一樣遇到了同樣的問題，解決的辦法就是往鋼里添加硅并且做成薄片，理論上越薄的硅鋼片產(chǎn)生的渦流損耗就越小。

所以大家是不是明白了普通的固定翼電機大都是比較厚的0.35MM硅鋼片，而直升機和涵道機電機大都是用0.2MM硅鋼片的原因呢?電機轉(zhuǎn)速越快，磁場變化越快，那渦流損耗就越大。現(xiàn)在大多數(shù)的多軸電機都使用了0.2MM單片的硅鋼片，這樣做成的電機鐵耗就會更低。

相關(guān)小知識：為什么高KV電機在全油門空轉(zhuǎn)的情況下下會發(fā)熱很厲害呢?

答案是：產(chǎn)生熱量的不是銅線，因為此時通過的電流很小。產(chǎn)生熱量的正是渦流損耗和磁滯損耗，因為此時電機完全空載，轉(zhuǎn)速比較高，渦流損耗大，而所有的損耗最后都變成了熱量。

關(guān)于無刷電機使用與保養(yǎng)

直流無刷電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，并在多個領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用。用戶在使用直流無刷電機時有一些問題也是需要注意的，那么具體使用直流無刷電機要注意什么呢?

(1)在拆卸前，要用壓縮空氣吹凈電機表面灰塵，并將表面污垢擦拭干凈。

(2)選擇電機解體的工作地點，清理現(xiàn)場環(huán)境。

(3)熟悉電機結(jié)構(gòu)特點和檢修技術(shù)要求。

(4)準備好解體所需工具(包括專用工具)和設(shè)備。

(5)為了進一步了解電機運行中的缺陷，有條件時可在拆卸前做一次檢查試驗。為此，將電機帶上負載試轉(zhuǎn)，詳細檢查電機各部分溫度、聲音、振動等情況，并測試電壓、電流、轉(zhuǎn)速等，然后再斷開負載，單獨做一次空載檢查試驗，測出空載電流和空載損耗，做好記錄。

(6)切斷電源 ，拆除電機外部接線，做好記錄。

(7)選用合適電壓的兆歐表測試電機絕緣電阻 。為了跟上次檢修時所測的絕緣電阻值相比較以判斷電機絕緣變化趨勢和絕緣狀態(tài)，應(yīng)將不同溫度下測出的絕緣電阻值換算到同一溫度，一般換算至75℃。

(8)測試吸收比K。當吸收比大于1.33時，表明電機絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴重。為了跟以前數(shù)據(jù)進行比較，同樣要將任意溫度下測得的吸收比換算到同一溫度。