最全講解 | 無刷電機(jī)工作及控制原理

三相多繞組多級內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)

我們再來看一個復(fù)雜點的。圖8(a)是一個三相九繞組六極（三對極）內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，它的繞組連線方式見圖8(b)。從圖8(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(jī)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。

圖8 三相九繞組六極內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)

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

圖9 六種通電狀態(tài)

圖9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，如圖10 所示。

圖10 轉(zhuǎn)動過程

外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)

看完了內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們再來看外轉(zhuǎn)子的。其區(qū)別就在于，外轉(zhuǎn)子電機(jī)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(jī)運(yùn)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(jī)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(jī)要慢，通常KV值在幾百到幾千之間，也是航模主要運(yùn)用的無刷電機(jī)。

無刷電機(jī)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(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。比如說，標(biāo)稱值為1000KV的外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，在11V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(jī)，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(jī)2204電機(jī)的極限電流，單電機(jī)能彪上25A，而2212系列電機(jī)15A都上不了。

圖11 外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

分析方法也和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)動。

經(jīng)典無刷電機(jī)2212 1000KV電機(jī)結(jié)構(gòu)分析

圖12 DJI 2312S電機(jī)(左)和XXD 2212電機(jī)(右)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。

圖13 XXD 2212線圈拆解圖

圖14 12繞組14極(7對極)電機(jī)繞組繞法

如圖15所示，畫出了6種兩相通電的情形?？梢钥闯觯M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(jī)，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進(jìn)行通電換相。

當(dāng)然，如果你想讓電機(jī)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。

圖15

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，圖中只畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出。另一路電流涉及到電路檢測換相位置。