브러시리스 모터에 kv 등급이있는 이유는 무엇입니까?

전기 모터의 토크 출력은 모터 전류 (전압이 아님) 및 전류에 정비례합니다. (I)는 대략

$$ I = \ dfrac {V- \ varepsilon} {R} $$

V는 모터 공급 전압, R은 권선 저항, ε은 역기전력 (역기전력)입니다.

KV 및 역기전력

역기전력은 모터가 연결되지 않고 회전 할 때 모터 단자에 존재하는 전압. 이 전압은 발전기 역할을하는 모터에 의해 생성되며 회전 속도에 정비례합니다. KV 등급은 회전 속도와 역기전력 (KV ≈ RPM / ε) 사이의 관계를 나타내는 또 다른 방법입니다. 일부 KV 종속 속도에서는 역기전력이 ” 취소 “하므로 주어진 배터리 전압에서 최대 모터 속도를 제한합니다. 배터리 전압. 이렇게하면 모터에 더 이상 전류가 흐르지 않아 토크가 0으로 감소합니다.

모터에 처음 전원을 켤 때 속도는 0입니다. 즉, 역기전력도 0이므로 모터 전류를 제한하는 유일한 요소는 권선 저항과 공급 전압입니다. 모터 컨트롤러 (ESC)가 저속에서 모터에 전체 배터리 전압을 출력하는 경우 모터 및 / 또는 ESC가 녹아 버립니다.

전압, 주파수, 스로틀 및 속도

폐 루프 브러시리스 모터 제어 방식에서 모터 속도 (출력 주파수가 함수 임)는 직접 제어되지 않습니다. 스로틀은 대신 출력 전압을 제어하고 ESC는 회 전자 각도와 구동 파형 사이의 위상 변화에 응답하여 출력 주파수를 지속적으로 조정합니다. 역기전력의 위상은 센서리스 ESC에 로터의 현재 각도를 직접 알려주는 반면, 센서 ESC는 동일한 목적으로 홀 효과 센서를 사용합니다.

반대로 작업 (주파수를 직접 설정하고 제어) 측정 된 위상 편이에 반응하는 전압)은 미세한 밸런싱 동작이됩니다.

• 전압을 너무 낮게 설정하면 너무 적은 전류가 흐르게되어 토크가 제한됩니다. 토크가 떨어지지 만 부하가 일정하게 유지되면 모터 속도가 느려지고 즉각적인 동기화 손실이 발생합니다.

• 너무 많은 전압은 과도한 전류를 흐르게하여 전력과 가열을 낭비하게합니다. 모터와 ESC가 불필요하게 발생합니다.

따라서 최적의 효율 지점은 ” 주파수 우선 컨트롤. 제어 루프는이를 닫아 둘 수 있지만 ESC가 부하 일시적인 동기화 손실에 충분히 빠르게 반응하지 않으면 ” 전압 우선

제어. 부하 과도 상태로 인해 악영향없이 일시적으로 속도가 감소합니다.

집합 피치 RC 헬리콥터에 사용되는 ESC에는 종종 governor ” 기능은 스로틀 설정에 비례하여 고정 모터 속도를 유지합니다. 이러한 ESC조차도 실제로 주파수를 직접 제어하지 않고 대신 PID를 구현합니다. 원하는 주파수와 실제 주파수의 차이에 따라 전압을 설정하는 컨트롤러입니다.

ESC ” 타이밍 ”

ESC의 모터 타이밍 설정은이 기계적 전기적 위상 편이의 설정 값을 조정합니다. 높은 타이밍은 ESC 출력이 25도, 낮은 타이밍에서이 위상 변화는 0에 훨씬 더 가깝게 유지됩니다. 높은 타이밍 설정은 더 많은 전력을 덜 효율적으로 생성합니다.

토크

일반 RC ESC는 비용 및 무게 절감을위한 전류 감지 회로가 없기 때문에 일정한 토크 제어 또는 토크 제한을 수행 할 수 없습니다. . 토크 출력은 어떤 방식으로도 제어되지 않습니다. 모터는 주어진 속도에서 부하가 요구하는만큼의 토크를 생성합니다 (그리고 비례 적으로 많은 전류를 끌어옵니다).빠른 스로틀 펀치가 ESC, 배터리 및 / 또는 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해 (관성을 극복하면 잠재적으로 무제한 토크가 생성됨) ESC는 일반적으로 주어진 주파수에서 가속 및 전압에 제한이 있습니다.

제동

전압이 감소하는 동안 모터가 외부 수단으로 계속 회전하면 결국 역기전력이 ESC가 구동하려는 수준보다 커집니다. 이로 인해 음의 전류가 발생하고 모터가 제동됩니다. 이렇게 생성 된 전기는 사용되는 PWM 감쇠 모드 에 따라 모터 코일에서 소멸되거나 전원 공급 장치 / 배터리로 다시 공급됩니다.

댓글

• @jms에 대한 자세한 설명에 감사드립니다. 따라서 스로틀을 올바르게 늘리면 3 개의 모터 와이어에서 AC 신호의 진폭이 증가하여 일시적으로 위상 편이를 생성하고 esc가이를 감지 (역기전력으로?) 한 다음 그에 따라 주파수 출력을 변경한다는 것을 이해한다면?
• @ThomasKirven ‘ 정답이며이를 표현하는 아주 좋은 방법입니다.
• 명확해야합니다. ” kv 등급 “는 토크와 관련이 없습니다.
• @ TonyStewart.EEsince ‘ 75 완전히 다른 매개 변수 인 경우 둘 사이에 트레이드 오프가 있습니다. 크기, 질량 및 디자인이 같은 두 개의 모터를 구입했지만 하나가 다른 모터보다 더 높은 KV로 감겨 있으면 높은 KV 모터가 더 빨리 회전하고 더 적은 토크를 생성합니다. 동일한 전력 입력에서.
• 물론 자전거의 기어, 토크 대 속도와 같지만 HP 또는 실제 출력과는 관련이 없습니다.

ESC 유전자 정격 3 상 AC 전류. 그리고 내가 이해하는 바에서 AC 파형의 주파수는 모터 속도를 완전히 결정하며 파형의 진폭 (피크 전압에서 최저 전압을 뺀 값)은 다소 일정합니다. 나에게 이것은 전압이 브러시리스 모터의 속도를 결정하는 것과는 전혀 관련이없는 것처럼 보입니다.

죄송하지만 이것은 모두 잘못된 것입니다. 쿼드 콥터에 사용되는 모터는 브러시리스 DC 모터 (BLDC)로 브러시 DC 모터와 동일하지만 전자 정류 기능이 있습니다.

모터 속도는 모터가 회전 할 때 생성하는 전압 ( “back-emf”)에 의해 결정되며 정류 주파수가 아닙니다 . 모터의 회전 또는 회전하지 않음). BLDC 모터에는 영구 자석이 있으므로 역기전력은 rpm에 정비례합니다. Back-emf는 적용된 전압에서 권선 저항 및 인덕턴스에 걸친 전압 강하를 뺀 값과 같으며 모터는 브러시 DC 모터와 똑같이 부하에 흡수 된 토크를 생성하는 데 필요한 전류를 끌어 오기 때문에 속도를 높이거나 낮 춥니 다.

ESC는 적용되는 전압을 변경하여 모터 속도를 제어합니다. 일반적으로 이것은 PWM으로 수행되므로 피크 전압은 항상 배터리 전압과 동일하지만 평균 전압 (모터가 응답하는)은 PWM on / off 비율에 따라 다릅니다. ESC는 브러시 모터의 전기자가 정류자가 요구하는 주파수로 전환하도록하는 것과 유사하게 모터가 요구하는 정류 주파수를 생성합니다.

따라서 적용된 전압은 모터 속도와 관련된 모든 것 을 갖습니다. 이것이 이러한 모터가 Kv 등급을 갖는 이유입니다. 특정 전압으로 얻을 수있는 rpm을 결정하는 데 필수적인 매개 변수입니다. 프로펠러가 흡수하는 동력은 rpm의 3 승과 프롭 직경의 4 승에 비례하므로 Kv는 쿼드 콥터의 구성 요소를 일치시킬 때 중요한 매개 변수입니다.

지정된 Kv 값 모터에 전류가 흐르지 않을 때 1V에서 이론적 인 rpm이어야합니다. 그러나 일반적으로 측정 된 무부하 rpm을 적용된 전압으로 나누는 것으로 계산되며, 이는 약간 더 낮은 (잘못된) 값을 제공합니다. 브러시를 전진시켜 브러시 모터의 속도를 높일 수있는 것처럼 브러시리스 ESC는 정류 타이밍을 앞당겨 BLDC 모터의 유효 Kv를 높일 수 있습니다. 제조 공차와 열악한 품질 관리를 추가하면 모터가 실제 Kv가 사양보다 20 % 높거나 낮은 것은 일반적이지 않습니다.

다른 용도로 설계된 모터는 그다지 중요하지 않은 것으로 간주되기 때문에 Kv 등급이없는 경우가 많습니다. 그러나 일반적으로 공칭 전압에서 무부하 rpm이 제공되며 여기에서 Kv를 도출 할 수 있습니다. “의 토크 상수 (Kt)도 지정할 수 있습니다. Kv는 Kt의 역입니다.

설명

• 신호가 AC이고 항상 변하기 때문에 모터에 적용되는 전압에 대해 말하는 것은 잘못된 것 같습니다. 실제 모터에 연결된 상태에서 ESC의 파형 출력을 측정하면 더 높은 스로틀 값에서 진폭이 증가하는 파형을 실제로 볼 수 있습니까 ??
• PWM 변조 DC를 생성하는 ESC에 적용되는 동등한 정류 브러시 유형 DC 모터 또는 실제 평균 DC를 얻으려면 전압을 RMS에서 DC로 변환해야합니다. ESC 정류와 3 단계를 무시하고 이해하십시오. 가변 주파수 제어 드라이브가 아닙니다.
• ” 실제 모터에 연결 한 상태에서 ESC의 파형 출력을 측정하면 실제로 파형이 커지는 것을 볼 수 있습니다. 더 높은 스로틀 값에서 진폭에서 ?? “-일종의. 더 높은 스로틀 값에서 듀티 사이클이 증가하는 PWM 구형파를 볼 수 있습니다. PWM 파는 1 개의 정류 단계 동안 평탄한 다음 2 단계 동안 선형 적으로 감소 / 증가하여 반대 극성 (사다리꼴 파형을 추적하는 평균 전압)에 도달합니다. 정류 빈도에서는 ‘ AC ‘이지만 ‘ 평균 DC

  .

• @Tony Stewart 이것이 복잡 해지는 곳입니다. 저주파 PWM을 사용하면 전류가 완전히 켜지고 꺼 지므로 모터는 PWM 파 ‘ s rms 전압에 응답하고 스로틀 곡선은 비선형입니다 (낮은 상태에서 예상보다 더 많은 전력 스로틀뿐만 아니라 더 많은 가열과 낮은 효율성). PWM 주파수가 증가하면 모터 ‘의 인덕턴스가 전류 흐름을 더 부드럽게 만들어 전압 응답이 rms에서 평균으로 이동하고 스로틀 곡선이 선형이됩니다.
• 및 정류 율이 ESC에 비해 너무 빠르면 뒤집혀 하늘에서 떨어집니다. 아마도 저압 지점으로 인해 RPM이 급격히 증가합니다.

브러시리스 모터에 kv 등급이있는 이유는 무엇인가요?

“kv 정격”은 예상 토크, 전류, 출력, 추력, 리프트 또는 드래그와 관련이 없습니다.

• 예외는 자석의 수와 회 전당 고정자 권선의 수에 따라 상대 토크가 변할 수 있으므로 기어와 마찬가지로이 비율을 수정할 수 있습니다. 따라서 어떤 의미에서 상대적으로 더 높은 kv 값을 가진 동일한 크기의 모터는 더 빠른 속도와 더 적은 양력을 위해 만들어집니다.

이것은 자석 수, 회 전당 고정자 권선 수, 수를 기반으로합니다. 극당 위상이며 전력을 표시하지 않습니다.

순전히 회전 속도입니다. 적용된 전압과 일치하는 역기전력 전압. 이 일치는 무부하 상태에서만 발생하며 항력은 내재 손실에 따라 정격 전압이 증가함에 따라이 비율을 최대 10 %까지 줄입니다. (예 : 와전류, 마찰, 일반적으로 전력에 비해 작음 와인딩 고정자 패턴을 변경하거나 자석 수를 변경하면 자전거의 기어비와 같이 사용되는 동일한 재료의 볼트 당 RPM 비율이 변경됩니다.

• • 다양한 자석을 사용한 계산 예, 필드 회전 결정

    • 총 자석 / 2 = 필드 회전 계수

    • 필드 회전 계수 * kV = 자기 사이클 / V

    • 14 개의 자석에서 필드 회전 계수 = 7 따라서 자기장 회전 = 7609 cycles / v

    • 2200 kv :

      • 14 magnet-2200 * 7 = 154000 cycles / V
      • 자석 10 개-2200 * 5 = 11000주기 / V
      • 자석 8 개-2200 * 4 = 8800주기 / V

전력은 전류의 함수이며 부하 만 는 둘 중 하나로 평가됩니다. 선형 하중 또는 공기 역학적 소품의 비선형 하중. 또는 gm / W 또는 gm / A 측면에서 증분 선형 하중 여기서 gm은 소품 추력입니다.

이론에 대한 배경 썸네일 (단순화 됨)

• Maxwell이 정의하고 Heaviside와 Lorenz가이 힘이 부과됨을 증명 한 물리 법칙을 기반으로합니다. E 장과 B 장의 속도의 합의 곱입니다.

그래서 벡터 방정식은 말합니다. F = q (E + vxB)

Lorenz 힘 , F는 외부 전기장 E와 자기장 B로 인해 순간 속도 v로 전하 q 입자에 작용합니다.이 힘은 우리가 전자기력이며 무부하 상태에서 Back EMF와 일치합니다.

볼트 당 각속도는 고정자 극과 회 전자 극의 수가 비율 메트릭 변환과 모터 전류의 정류를 제공하는 더 복잡한 것입니다. 무 자기장 후 적절한 수의 아크 초만 지나면 데드 스톱이 발생하지 않도록 자동으로 반전됩니다.(설계 / 프로세스 실패)

따라서 자기 전하 속도는 전압으로 인한 전계 강도에 비례하며 역기전력 전계 강도라고도합니다.

댓글

• 결점을 찾을 수있는 사람은이를 증명해야합니다. 진실을 인식하는 사람은 승인해야합니다.
• 이것은 기술적으로 정확하므로 0으로 처리했습니다. (+1) 귀하의 투표입니다.하지만 귀하가 표현하려는 방식으로 ‘이를 말할 수있는 훨씬 더 이해하기 쉬운 방법이 있습니다.
• im adding +1도 마찬가지입니다. 이것은 상수의 출처를 포함합니다. Kv, Kt 및 Ke를 연결하는 답변을 추가했습니다
• @Daniel은 동의했지만이 독자보다 훨씬 더 복잡한 자기 원리의 뿌리를 보여주기 위해 이론이 던져졌습니다. ‘의 다이제스트 버전. BEMF는 다른 방식으로 해석 될 수 있지만 메가 와트 또는 밀리 와트 모터에 관계없이 항상 부하없이 Vin과 일치합니다.
• 이를 세밀하게 설명하는 모든 출처를 알고 있습니다. maxwells 방정식?

KV 등급은 최대 모터로 달성 할 수있는 RPM / 볼트-따라서 1V에서 2300KV 모터는 속도에서 작동합니다. 주파수에 관계없이 최대 2300RPM. 전압이 낮을수록 모터가 생성 할 수있는 최대 토크가 낮아집니다. 주파수를 높이고 더 높은 속도로 실행하려고한다면 모터는 그 속도와 실속에서 마찰을 극복 할 충분한 토크를 갖지 못할 것입니다.

댓글

• 그 전압에 대한 실제 제로 토크 RPM입니까? 즉, 해당 RPM에서 드릴로 회전 할 때 파형 피크 전압입니까?
• 제로 토크 RPM은 일반적으로 KV 정격보다 높은 위치에 있습니다. KV 정격은 모터가 제공 할 수있는 지점 일뿐입니다. 적절한 양의 토크를 사용하고 더 높은 빈도로 작동하면 토크 감소, 불안정한 작동 또는 더 이상 마찰을 극복 할 수 없을 때 결국 멈출 수 있습니다.
• 답변에 추가 할 수있는 추가 정보가 있습니까? 이 등급이 개발 된 장소와 이유는 무엇입니까? 쿼드 콥터 및 유사 시장에 국한된 것 같습니다.
• ‘ 말하기 어렵지만 RC 업계에서 안전한 최대 속도를위한 모터 등급 지정 방법. 비 RC 응용 프로그램을위한 브러시리스 모터에서는 이것을 본 적이 없습니다
• ESC가 생성하는 신호의 진폭이 실제로 일정하지 않습니까?

BLDC 시스템에는 두 개의 키 상수가 있습니다.

\ $ K_t \ $ (단위 Nm / A 포함)

\ $ K_e \ $ 단위 V / \ $ \ omega \ $ (피크 라인 라인 전압)

이상적인 BLDC 기계의 경우 \ $ K_t \ equiv K_e \ $ 그러나 이들의 위치에 대한 세부 사항으로 인해 정의 된 두 개의 상수 (\ $ K_e \ $는 개방 단자 전압 & \ $ K_t \ $는 정격 전류에서 토크 생성) \ $ K_t \ $는 고정자의 포화

이것은 쿼드 로터 용 BLDC 모터와 어떤 관계가 있습니까? & \ $ K_v \ $

음 \ $ K_v \ $는 rpm으로 변환 된 \ $ K_e \ $의 역수 일뿐입니다.

쿼드 로터와 그러한 RC 장치는 일반적으로 공급 전압이 제한되어 있기 때문에이 rpm 상수는 달성 할 수있는 로터 속도를 알려줍니다 ( 언로드) 주어진 배터리. 마찬가지로 이러한 상수 간의 관계로 인해 생성 될 수있는 토크를 추정 할 수 있습니다.

ESC의 역할은 회 전자 자속에 대해 고정자 자속을 90 도로 유지하는 것입니다. 이는 홀 요소와 같은 위치 센서를 사용하거나 역기전력 감지 (센서리스 제어)를 사용하여 수행됩니다.
또한 ESC는 FOC (Field Oriented Control) 또는 사각 전압이라고하는 사인파 3 상 출력을 출력 할 수 있습니다. 두 개의 코일이 동시에 연결되고 세 번째 코일은 부동 상태입니다.
로터가 고정자 필드를 따르고있는 것은 사실이 아니라 반대입니다. 로터 위치를 따르는 고정자 필드입니다. FOC , 벡터 고정자 전압의 진폭은 회 전자 위치에 따라 일정하고 회전합니다. 모터를 회전시키기 위해서는 전압이 역기전력 발생 전압보다 높아야합니다. 여기서 Kv 계수가 역할을합니다.

이 문맥에서 이것이 왜 잘못 인용되었는지 확실하지 않습니다.

V / krpm 또는 볼트 여야합니다. / 1000 회전 / 분. V / k 짧은 손을 이해할 수 있지만 kv는 킬로 볼트입니다.
모터의 다리 사이의 볼트 또는 다리와 중립은 모터 리드의 두 다리 사이에 규칙이 있습니다.중성선이 없으면 더 쉽기 때문이라고 생각합니다.

코멘트

• 아니요, 킬로 볼트는 ‘ kV ‘, ‘ kv ‘가 아닙니다. en.wikipedia.org/wiki/ … 를 참조하세요.