1194
本文简要介绍无刷直流电机的关键参数，帮助您快速理解电机选型的核心要素。文章涵盖电机尺寸（如“2212”表示定子直径和高度）、KV值（每伏特电压下的空载转速）、空载电流与电压、最大电流/功率限制、内阻对效率的影响，以及总力效的概念。希望通过本文，能帮你更好地选择适合特定应用的电机，优化性能和效能。
1 常用参数
尺寸
电机的尺寸取决于定子的大小，在型号名称中用4位数字来表示。例如“2212”（或写成“22×12”），其前2位数字“22”代表定子直径（单位mm），后2位数字“12”代表定子高度（单位mm）。因此“2212”电机表示电机定子直径是22mm、定子高度为12mm。也就是说，前两个数字越大，电机越粗，后两个数字越大，电机越高。高大粗壮的电机，功率更大，适合做更大的多旋翼。
电机的KV值
无刷直流电机的KV值（单位RPM/V，转每分/伏）是指在空载（不安装螺旋桨）情况下，外加1V电压得到的电机转速值（单位：RPM）。比如，1000KV值意味着电机空载时，当施加电压为1V时，电机空载转速将达到1000RPM。KV值小的电机的绕线更多、更密，能承受更大的功率，所以能产生更大的力矩去驱动更大的螺旋桨。相对而言，大KV值的电机产生的力矩小适合驱动更小的电机。
空载电流和电压
在空载试验中，对电机施加空载电压（通常为10V或24V）时测得的电机电流被称为空载电流。空载电流和电压是评估电机性能和特性的重要参数，它们提供了关于电机内部损耗和潜在效率的关键信息。
具体用途：
1.估算内阻：通过测量空载电流，可以估算电机绕组的内阻，了解电机的电能损失情况。因为此时电机没有负载，所以电流主要由电机绕组电阻引起。知道内阻对于计算电机工作时的功率损失（以热能形式散失）非常重要，这对于理解电机的发热特性和效率至关重要。
2.检测质量：较低且稳定的空载电流表明电机质量良好；异常高的电流可能指示电机存在问题。
3.评估效率：空载电流越低，电机的潜在效率越高，因为减少了不必要的能量损耗。在空载状态下，任何电流消耗都是由于电机本身的损耗造成的，比如铜损（电阻引起的损耗）。因此，低空载电流通常意味着电机具有较高的效率潜力。
4.系统匹配：帮助正确匹配电机与电子调速器（ESC）等组件，确保系统的兼容性和稳定性。
最大电流/功率
最大电流/功率是指电机正常工作情况下能承受的最大电流或者功率。例如，最大连续电流“25A/30s”代表电机最大可在25A的持续电流下安全工作，超过这个电流阈值30s后，电机可能会被烧坏。最大功率定义与其类似。
电机效率
电机效率是评估性能的一个重要参数，其定义如下：
电功率（单位：W）= 电机输入电压（单位：V）× 有效电流（单位：A）
电机效率 = 机械功率（单位：W） / 电功率（单位：W）。
电机效率并不是一个固定值，一般随着输入电压（油门）和负载（螺旋桨）的变化而变化。对于相同的螺旋桨来说，当输入电压（电流）增加时，电机效率可能下降。这是因为当输入电压增加时，电机的电流也会增加，产生的热量和其他能量损失增大，从而使有效的机械功率所占比例下降。
这张图是一张电机性能曲线图，展示了电机在不同扭矩下的速度、电流、功率和效率。
扭矩 (m-Nm)：横轴表示电机输出的扭矩，单位是毫牛米 (m-Nm)。
速度 (rpm)：左侧纵轴表示电机的速度，单位是转每分钟 (rpm)，用蓝色曲线表示。
电流 (Amp)：右侧纵轴表示电机的电流，单位是安培 (A)，用黑色曲线表示。
功率 (Watt)：右侧纵轴还表示电机的功率，单位是瓦特 (W)，用绿色曲线表示。
效率 (Eff)：右侧纵轴还表示电机的效率，单位是百分比 (%)，用红色曲线表示。
通过这张图，可以直观地看到：
电机速度随扭矩增加而下降。
电机电流随扭矩增加而增加。
电机功率在扭矩增加时先增加后减少。电
机效率在扭矩增加时先达到峰值后下降。
总力效
动力系统的整体性能取决于电机和螺旋桨两者的匹配程度。这里我们用总力效来表示两者组合的整体效率，其定义和计算方式如下：
总力效（单位：g/W）= 螺旋桨拉力（单位：g） / 输入电功率（单位：W） = 螺旋桨力效 × 电机效率。
由于螺旋桨力效和电机效率都不是常数，因此总力效会随着运行状态变化而变化。总力效一般由电机生产厂商给出，以一个电机为例，其在不同状态下的总力效如下图所示，这里的“效率/(g/W)”就是总力效。这些数据可以帮助设计者根据需求选择合适的电机和螺旋桨。
总力效（单位：g/W）是衡量电机与螺旋桨组合效率的一个重要指标，它反映了每瓦特输入电功率能够产生的拉力（克）。
了解总力效有以下几个实际用途：
1.优化动力系统：通过比较不同电机和螺旋桨组合的总力效，可以选出最优化的动力配置，以达到最佳的飞行性能或最长的飞行时间。
2.评估能量使用效率：高总力效意味着在相同的能量消耗下可以获得更大的推力，这有助于减少电池消耗，延长飞行器的续航能力。
3.设计选择依据：对于多旋翼飞行器等应用，设计师可以根据所需的拉力重量比来挑选适合的电机和螺旋桨组合，确保飞行器具有足够的升力和机动性。
4.成本效益分析：较高的总力效通常意味着更低的运行成本，因为更高效的系统可以在不牺牲性能的情况下减少电力需求。
5.性能预测：利用总力效数据，可以更好地预测飞行器在不同负载条件下的表现，帮助调整设置以适应特定任务或环境要求。
总之，总力效为工程师提供了量化工具，用来评估和改进飞行器的动力系统，确保其既高效又经济。
