如果您正在制造無人機,、遙控車或任何使用無刷直流(BLDC)電機的機器,，您可能會遇到電機極數(shù)和電機Kv值的概念。這兩個參數(shù)對于表征您的電機和估計其性能都很有幫助。

在本文中,，我們將介紹這些指標的含義,、如何計算和衡量它們，以及它們之間的關(guān)系,。

1)   什么是電機極？

在無刷電機內(nèi),，轉(zhuǎn)子周圍有許多磁鐵（圖1）,。這些磁鐵也被稱為電機的“磁極”。當電流傳遞到定子中的線圈時,，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動,，因為它的磁鐵排斥類似的電磁鐵。

在下圖中,，藍色轉(zhuǎn)子包含內(nèi)轉(zhuǎn)子電機（左）和外轉(zhuǎn)子電機（右）中的永磁體,。綠色定子固定電磁線圈。內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機圖：

轉(zhuǎn)子內(nèi)襯的磁鐵各有自己的北極和南極,，其中只有一個端面向定子并與定子相互作用,。有相同數(shù)量的南北磁體面向轉(zhuǎn)子，每組N和S磁體稱為“極對”,。

對于電機中的每個極對有兩個極,，因此如果電機有8個極/磁鐵，則有4個極對,。出于同樣的原因,，您幾乎總是有一個偶數(shù)極數(shù)（2、4,、6,、8等）,，因為每個磁鐵都需要一個相反的磁極。即：

• 2極電機→1個北極磁體和1個南極磁體→ 1個極對

• 8極電機→4個北極磁體和4個南極磁體→ 4個極對

3)   電機極數(shù)與電機電速的關(guān)系

電機的速度與轉(zhuǎn)子的極數(shù)成反比,。該關(guān)系由以下公式解釋：

電機極數(shù)方程速度=2頻率60/極數(shù)

3)   如何計算電機極數(shù),？

由于磁極數(shù)等于轉(zhuǎn)子中永磁體的數(shù)量,，因此確定磁極數(shù)的最簡單方法是手動計數(shù)磁體。如果你能看到你的電機或者你能拆下外殼,，這是可能的,。如果您無法卸下外殼，這可能是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),，因為磁鐵可能非常小且數(shù)量眾多,。

計算電機極數(shù)：

現(xiàn)實中人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其他更為簡單的辦法，例如在轉(zhuǎn)子周圍揮動磁鐵以查看吸引和排斥發(fā)生的位置,。這種方法對于磁鐵位于定子外表面附近的外轉(zhuǎn)子電機最為可行,。如果您嘗試這種技術(shù)，請小心,，因為轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵可能會受到更強磁鐵的影響而消磁,。

另一個需要更多努力和設(shè)備的選擇涉及通過實驗找到電機速度和電源頻率，然后重新排列下面的等式以求解電機極數(shù)：

電機極數(shù)公式極數(shù)=120*頻率/速度

要測量您的電機速度,，您將需要一臺設(shè)備來反向驅(qū)動您的電機（例如鉆頭），以及一個用于測量旋轉(zhuǎn)次數(shù)的轉(zhuǎn)速測量設(shè)備,，例如轉(zhuǎn)速表,。您還需要一個設(shè)備來測量產(chǎn)生的反電動勢的頻率，例如示波器,。同時測量速度和頻率,，然后將值輸入到上面的等式中以確定電機的極數(shù)。

4)   如何測量電機極數(shù),？

也許測量電機極數(shù)的最簡單方法是讓測試臺為您確定它,。我們的幾個測試臺都帶有用于計算電機極數(shù)的自動、預(yù)先編寫的腳本,，包括1520系列和1580系列,。

只需在腳本中輸入電機的Kv額定值，然后將電機安裝在測試臺上（沒有螺旋槳,，因為電機將全速運行）運行自動測試,。

測試完成后,，該軟件將為您提供電機的極數(shù)，這只需幾分鐘,。

計數(shù)電機極數(shù)bldc：

1)   無刷電機的電機Kv值是多少？

電機Kv值提供了一種描述無刷電機在空載條件下的峰值電壓和轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的方法,。Kv值的單位是RPM/V,，可以通過將空載電機的轉(zhuǎn)速除以施加的電壓來估算。事實上,，我們應(yīng)該考慮的電壓實際上是反電動勢(EMF),，而不是施加的電壓。

在無刷電機中,，反電動勢(EMF)是與電源提供的電流方向相反的電壓,，由線圈通過電機中的磁場移動而感應(yīng)。這可以用法拉第定律來解釋,，它表明在磁場中移動的線圈會在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流,，稱為電壓或電動勢。

當電機轉(zhuǎn)動時,，產(chǎn)生的反電動勢與轉(zhuǎn)子的速度成正比：隨著RPM的增加,，反電動勢也會增加。在空載全油門時（忽略電機自身慣性）,，我們可以用這個公式來描述關(guān)系：

Kv方程速度=Kv*反電動勢

2)   Kv等級是什么意思,？

Kv額定值提供了對電機每施加一伏電壓將經(jīng)歷多少轉(zhuǎn)的估計。該評級有助于比較物理尺寸相同但由于其內(nèi)部工作原理而具有不同性能特征的電機,。

一般來說,，隨著線圈中繞組數(shù)量的增加，電機的Kv值會降低,。從機械上講，低Kv值電機具有更多的細線繞組,，細線在較低電流下承載更多伏特,。高Kv值電機的繞組更少，但電線更粗,，可以用更少的電壓承載更高的電流,。下一節(jié)中的方程式提供了這個概念的數(shù)學(xué)演示。

應(yīng)用于無人機時,，低Kv值電機傾向于以較低的RPM運行并產(chǎn)生更大的扭矩,，非常適合大型螺旋槳和大型無人機。高Kv值電機以更高的RPM運行,，是低扭矩,、小型和快速旋轉(zhuǎn)螺旋槳的理想選擇,。因此，較輕,、快速移動的無人機（例如四輪賽車）最好使用高Kv值電機,，而較重、移動較慢的無人機最好使用低Kv值電機,。

小型無人機電機與大型無人機電機的磁極：

（圖4：EMAXHawk Pro賽車無人機使用2400 Kv值電機,，而Foxtech Gaia 190MP重型無人機使用100 Kv值電機）

另一個實際應(yīng)用是內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子電機。內(nèi)流道的Kv值通常高于相同尺寸的外流道,。外轉(zhuǎn)子中轉(zhuǎn)子的較大直徑允許使用更多的永磁體,。更多的磁鐵（磁極）→更低的速度→更低的Kv。內(nèi)流道的小直徑也意味著它具有更小的圓周來覆蓋一圈,，因此對于相同的電壓有更多的旋轉(zhuǎn),。

值得注意的是，Kv并不是評估電機性能的明確方法,，因為電機品牌也會影響其效率,。對于相同的Kv值，一個品牌的電機可能比另一個品牌的電機性能更好或更差,，這只能通過測試來發(fā)現(xiàn),。

3)   如何計算電機Kv值？

如果我們回到之前的公式：電機轉(zhuǎn)速方程

Kv=速度/反電動勢

要近似Kv,，您可以將“反電動勢”與方程中的輸入電壓交換,，這將為您提供電機Kv的一個很好的估計。

為了獲得更準確的估計,，您可以測量電路中兩條引線之間的電壓以獲得均方根(RMS)電壓,，然后將其乘以1/sqrt( 2)或0.7071以獲得峰值電壓，您可以將其插入這個等式：

電機Kv公式Kv=轉(zhuǎn)速/峰值電壓*0.95

0.95是一個考慮與理論模型的偏差的值,，以提供更接近實驗觀察到的值,。Kv計算中普遍接受該因子。

4)   如何測量BLDC Kv,？

通過實驗測量Kv可能是準確了解電機真實Kv的最佳方法。我們經(jīng)常觀察到我們測試過的電機的規(guī)定和測量Kv之間的差異,，您也可能會觀察到這些差異,。

我們在我們的RCbenchmark 軟件中提供了一個預(yù)先編寫的腳本，允許您通過空載測試運行電機來實驗性地測量Kv,。

您所要做的就是將您的電機連接到RCbenchmark 測試臺,，在“設(shè)置”選項卡中輸入電機極數(shù)，然后運行測試（不使用螺旋槳）,。測試完成后,，軟件將自動計算您電機的Kv,。

即使您的電機標有Kv等級，測試它以查看實驗值Kv是否與廣告中的相符也會很有意思,。

如前所述，電機Kv和極數(shù)都與電機的轉(zhuǎn)速/RPM有關(guān),。我們知道，隨著轉(zhuǎn)速的增加,，Kv值也會增加,。或者,，更多的極數(shù)對應(yīng)于以較低轉(zhuǎn)速運行的電機。因此,，電機極數(shù)與Kv值之間的關(guān)系是反比的。當我們實際考慮它時,，這是有道理的,。

本文介紹的概念,，無刷電機極數(shù)和電機Kv值，是理解BLDC電機特性和性能的兩個關(guān)鍵概念,。了解如何解釋這些數(shù)字可以幫助您為無人機或電動飛機選擇最佳電機,，并提高您的性能和效率。效率與飛行時間,、有效載荷和航程直接相關(guān),，因此這些信息非常有價值。

如果您希望能夠自動測量電機的極數(shù)和電機的Kv,，我們建議您查看1520系列推力支架和1580系列測試支架,。如文章中所述，他們的軟件帶有預(yù)先編寫的腳本,，用于自動計算這兩個值,。節(jié)省您寶貴的時間，同時提供更多機會來表征您的電機,。