电机KV值与转速和转矩的关系

很多玩无人机的都会碰到电机和螺旋桨适配的问题,大家常遵循的一个原则就是:大KV配小桨,小KV配大桨。那KV值是什么?对电机性能又有什么影响呢?为什么KV值影响桨叶的选择呢?

首先,看一下KV值是什么,KV值是每V电压下电机空载下可以达到的转速,单位是:rpm/V。想通的电机结构和尺寸下,不同的KV值表示电机绕组的匝数不同。绕线匝数多的,KV值低。而绕线匝数少的,KV值高。举个栗子:如果我们使用4S电池(14.8V)给2300Kv电机供电,理想情况下最大转速将约为2300x14.8=34040转每分钟。但实际上,总会存在一定的负载,在遥控模型领域,这可能是由于轴承摩擦力、空气阻力、螺旋桨,电机无法达到那个理想转速,它始终会稍微低一些。

上面例子我们可以根据电机的电压方程进一步理解一下。假设电机采用 id=0 控制,根据电压方程:(%5Cfrac%7Bu%7D%7B%5Comega%7D)%5E2%3D(%5CPsi_f%2BL_di_d)%5E2%2B(L_di_q)%5E2%3D(%5CPsi_f)%5E2%2B(L_di_q)%5E2

可知负载大时,电压圆和iq轴相交于A点,电机转速稍低;负载小时,电压圆与iq轴相交于B点电机转速较高。对于不同的电机,KV值大的,相同电压下能达到的理想最高转速就大,KV值小的,相同电压下能达到的理想最高转速小。前面转速高低的对比是在同样给定电压下对比的,实际上我们可以通过调整供电电压使得不同KV值的电机达到相同的转速,可以自己看上面的电压方程理解一下。

上面讲了KV值对电机转速的影响,接下来讲KV值对电机性能的影响,主要是对电机转矩的影响。为什么大KV配小桨,小KV配大桨呢?实际上这么说仅仅只是为了方便适配电机和桨叶,实际上大KV值也可以配大桨叶,由上面KV值的介绍可知,大KV值意味着电机能够达到更高的转速,而大的桨叶以更高的转速旋转,需要更大的转矩,通俗的讲既要跑的快,又要出力大(螺旋桨的转矩和旋翼的面积和转速有关)。根据 P_o%3D%5Cfrac%7BTn%7D%7B9.55%7D 可知输出功率更大,你将从电源以吸取过多电流而使电机超载。如果你的电机散热做的足够好,比如增加水冷套这完全没有问题,电机不会由于超载而烧毁。如果没有配置更好的散热方案,要么降低电源电压,降低电机转速,防止电机过载。要么老实使用小的桨叶,防止电机过载。

—— 完 ——
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