브러시리스 모터가 kv 정격을 갖는 이유는 무엇입니까?

쿼드 로터에 사용되는 브러시리스 모터와 같은 브러시리스 모터의 kv 정격이 왜 모터 전체의 전압 당 RPM을 의미하는지 궁금합니다. 따라서 "1 볼트가 적용되면"2300 kv 모터가 2300 rpm으로 회전합니다.

괄호 안의 부분은 이해가되지 않습니다. ESC는 3 상 AC 전류를 생성합니다. AC 파형의 주파수는 모터 속도를 완전히 결정하며 파형의 진폭 (피크 전압-최저 전압)은 다소 일정합니다. 나에게 이것은 전압이 브러시리스 모터의 속도를 결정하는 것과 실제로 관련이없는 것처럼 보입니다.

전기 모터의 토크 출력은 모터 전류 (전압이 아님)에 정비례하며 전류 (I)는 대략

V가 모터 공급 전압 인 경우 R은 권선 저항이고 ε는 역기전력 (back EMF)입니다.

KV 및 백 EMF

후면 EMF는 모터가 연결되지 않은 상태에서 회전 할 때 모터 단자에 존재하는 전압입니다. 이 전압은 원할 경우 교류 발전기 역할을하는 모터에 의해 생성되며 회전 속도에 정비례합니다. KV 등급은 회전 속도와 역 EMF 간의 관계를 나타내는 또 다른 방법 일뿐입니다 (KV ≈ RPM / ε). KV에 의존하는 속도에서 back-EMF가 배터리 전압을 "취소"하기 때문에 주어진 배터리 전압에서 최대 모터 속도를 제한합니다. 이는 더 이상 전류가 모터에 흐르는 것을 방지하여 토크를 0으로 줄입니다.

모터를 처음 켤 때 속도는 0입니다. 이는 역기전력도 0이므로 모터 전류를 제한하는 것은 권선 저항과 공급 전압뿐입니다. 모터 컨트롤러 (ESC)가 전체 배터리 전압을 저속으로 모터에 출력하는 경우 모터 및 / 또는 ESC가 녹아 버립니다.

전압, 주파수, 스로틀 및 속도

폐 루프 브러시리스 모터 제어 방식에서 모터 속도 (출력 주파수의 기능)는 직접 제어되지 않습니다. 스로틀은 대신 출력 전압을 제어하고 ESC 는 로터 각도와 구동 파형 사이의 위상 변이 에 따라 출력 주파수 를 연속적으로 조정합니다 . 후면 EMF의 위상은 센서리스 ESC에 로터의 현재 각도를 직접 알려주는 반면 센서 ESC는 동일한 목적으로 홀 효과 센서를 사용합니다.

다른 방법으로 (주파수를 직접 설정하고 측정 된 위상 편이에 응답하여 전압을 제어하는) 일을하는 것은 훌륭한 균형 잡기 행동이 될 것입니다.

• 전압을 너무 낮게 설정하면 너무 적은 전류가 흐르게되어 토크가 제한됩니다. 토크가 떨어지지 만 부하가 일정하게 유지되면 모터 속도가 느려져서 즉시 동기 손실이 발생합니다.

• 전압이 너무 많으면 과도한 전류가 흘러 전원이 낭비되고 모터와 ESC가 불필요하게 가열됩니다.

따라서 "주파수 우선"제어에서는 최적의 효율 포인트가 불안정합니다. 제어 루프는 폐쇄 상태를 유지할 수 있지만 ESC가 부하에 일시적으로 반응 할 수없는 경우 동기 손실이 발생합니다. 이것은 "전압 우선"제어의 경우에 해당되지 않으며, 여기서 부하 과도는 악영향없이 순간적으로 속도를 감소시킵니다.

집단 피치 RC 헬리콥터에 사용되는 ESC는 종종 조절 기능에 비례하여 고정 모터 속도를 유지하는 "거버너"기능을 가지고 있습니다. 이러한 ESC조차도 실제로 주파수를 직접 제어하지 않고 원하는 주파수와 실제 주파수의 차이에 응답하여 전압을 설정하는 PID 컨트롤러를 구현합니다.

ESC "타이밍"

ESC의 모터 타이밍 설정은이 기계-전기 위상 편이의 설정 점을 조정합니다. 높은 타이밍은 ESC 출력이 감지 된 로터 위치를 25도 정도 이끌고 낮은 타이밍에서는이 위상 편이가 0에 훨씬 가깝게 유지됨을 의미합니다. 높은 타이밍 설정은 더 적은 전력을 덜 효율적으로 생성합니다.

토크

일반 RC ESC는 비용 및 중량 절감 측정으로 전류 감지 회로가 없기 때문에 일정한 토크 제어 또는 토크 제한을 수행 할 수 없습니다. 토크 출력은 어떤 식 으로든 제어되지 않습니다. 모터는 부하가 주어진 속도에서 요구하는만큼 많은 토크를 생성하고 비례 적으로 많은 전류를 소비합니다. 빠른 스로틀 펀치가 ESC, 배터리 및 / 또는 모터에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해 (관성을 극복하면 잠재적으로 무제한 토크가 생성됨) ESC는 일반적으로 주어진 주파수에서의 가속 및 전압에 제한이 있습니다.

제동

전압이 감소하는 동안 모터가 외부 수단으로 계속 회전하면 결국 ESC가 ESC를 구동하려고 시도하는 레벨보다 백 EMF가 커집니다. 이는 음의 전류를 발생 시키고 모터를 제동합니다. 이렇게 생성 된 전기는 사용 된 PWM 감쇠 모드 에 따라 모터 코일에서 소산되거나 전원 공급 / 배터리로 다시 공급 됩니다.

ESC는 3 상 AC 전류를 생성합니다. AC 파형의 주파수는 모터 속도를 완전히 결정하며 파형의 진폭 (피크 전압-최저 전압)은 다소 일정합니다. 나에게 이것은 전압이 브러시리스 모터의 속도를 결정하는 것과 실제로 관련이없는 것처럼 보입니다.

죄송하지만 이건 다 잘못되었습니다. 쿼드 콥터에 사용되는 모터는 브러시리스 DC 모터 (BLDC)이며 브러시 DC 모터와 동일하지만 전자 정류가 있습니다.

모터 속도는 정류 주파수가 아닌 모터가 회전 할 때 모터가 생성하는 전압 ( 'back-emf')에 의해 결정됩니다 ( 모터의 회전에 따라 잠금 단계를 따라야하거나 회전하지 않습니다). BLDC 모터에는 영구 자석이 있으므로 back-emf는 rpm에 정비례합니다. Back-emf는 권선 저항과 인덕턴스에서인가 된 전압에서 전압 강하를 뺀 값과 같으며, 모터는 브러시 DC 모터와 동일하게 부하에 의해 흡수되는 토크를 생성하는 데 필요한 전류를 끌어 들이기 때문에 속도를 높이거나 늦 춥니 다.

ESC는 적용되는 전압을 변경하여 모터 속도를 제어합니다. 일반적으로 이는 PWM으로 수행되므로 피크 전압은 항상 배터리 전압과 동일하지만 평균 전압 (모터가 응답하는)은 PWM 켜기 / 끄기 비율에 따라 다릅니다. ESC는 브러시 모터의 전기자가 정류자가 요구하는 주파수로 전환하는 방식과 유사하게 모터에 필요한 정류 주파수를 생성합니다.

인가 된 전압 그래서이 모든 모터 속도로 할 수 있습니다. 이러한 모터가 Kv 정격을 갖는 이유는 특정 전압으로 달성 할 수있는 rpm을 결정하기위한 필수 파라미터입니다. 프로펠러에 의해 흡수되는 전력은 rpm의 제 3 출력 및 프로 펠 직경의 제 4 출력에 비례하기 때문에, Kv는 쿼드 콥터의 구성 요소를 매칭 할 때 중요한 파라미터이다.

모터에 전류가 흐르지 않을 때 지정된 Kv 값 은 1V에서의 이론적 rpm 이어야 합니다. 그러나 일반적으로 측정 된 무부하 rpm을인가 된 전압으로 간단히 나눔으로써 계산됩니다. 브러시를 전진시켜 브러시 모터의 속도를 높일 수있는 것처럼 브러시리스 ESC는 정류 타이밍을 전진시켜 BLDC 모터의 유효 Kv를 증가시킬 수 있습니다. 제조 공차 및 열악한 품질 관리를 추가하면 모터가 사양보다 20 % 이상 높은 실제 Kv를 갖는 것은 일반적이지 않습니다.

다른 용도로 설계된 모터는 종종 중요하지 않기 때문에 Kv 등급이 없습니다. 그러나 공칭 전압에서 무부하 rpm은 일반적으로 제공되며, 이로부터 Kv가 도출 될 수있다. 모터의 토크 상수 (Kt)도 지정할 수 있습니다. Kv는 Kt의 역입니다.

브러시리스 모터가 kv 정격을 갖는 이유는 무엇입니까?

"kv 등급"은 예상 토크, 전류, 동력, 추력, 리프트 또는 끌기와 아무 관련이 없습니다.

• 예외적으로 상대 토크는 기어와 같이 회 전당 자석 수와 회 전당 고정자 권선 수에 따라 변할 수 있으며,이 비율은 수정 될 수 있습니다. 따라서 어떤 의미에서는 상대적으로 높은 kv 값을 가진 동일한 크기의 모터가 더 빠른 속도와 덜 들어 올려집니다.

자석 수, 회 전당 고정자 권선 수, 극당 위상 수를 기반으로하며 전원 표시가 없습니다.

순전히 회전 속도가 적용 전압과 일치하도록 역기전력 전압을 생성합니다. 이 일치는 무부하에서만 발생하며 드래그는 고유 손실에 따라 정격 전압으로 증가하면서이 비율을 최대 10 %까지 줄입니다. (예를 들어, 와전류, 마찰, 전력에 비해 일반적으로 작음. 권선 고정자 패턴을 변경하거나 자석의 수를 변경하면 자전거의 기어비와 같은 동일한 재료에 대해 볼트 당 RPM 비율의 수가 변경됩니다.

• • 다양한 자석으로 계산 예, 전계 회전 결정

    • 총 자석 / 2 = 전계 회전 계수

    • 전계 회전 계수 * kV = 자기 사이클 / V

    • 따라서 14 개의 자석을 사용하면 전계 회전 계수 = 7이므로 전계 회전 = 7609 사이클 / v

    • 2200 kv의 경우 :

      • 14 자석-2200 * 7 = 154000 사이클 / V
      • 10 자석-2200 * 5 = 11000 사이클 / V
      • 8 자석-2200 * 4 = 8800 사이클 / V

전력은 전류의 함수이며, 하중 은 공기 역학적 지주의 선형 하중 또는 비선형 하중으로 평가됩니다. 또는 gm / W 또는 gm / A 측면에서 증분 선형 하중 . 여기서 gm은 prop thrust입니다.

이론의 배경 썸네일

• 그것은 Maxwell에 의해 정의되고 Heaviside에 의해 더 깊이 정의 된 물리 법칙에 근거하고 있으며, Lorenz는 책임이있는 힘 q가 E 장과 B 장의 속도의 합이라는 것을 증명했습니다.

벡터 방정식은 말합니다. F = q (E + vxB)

로렌츠 힘은 , F는이 힘은 우리가 전자기력에 전화 무부하로 돌아 가기 EMF에 의해 일치 무엇 때문에 외부 전기장 E와 자기장 B에 순간 속도 v와 전하 Q의 입자에 작용.

볼트 당 각도 속도는 비율 변환을 제공하는 고정자 극 및 회 전자 극의 수가 더 복잡한 것으로, 모터 자기 전류의 정류는 영자 장 이후 적절한 아크 초 수만큼 자동으로 반전되어 데드 스톱이 없습니다. . (설계 / 프로세스 실패)

따라서 자기 충전 속도는 전압으로 인한 전계 강도에 비례하며 Back EMF 전계 강도라고도합니다.

KV 정격은 모터로 얻을 수있는 최대 RPM / 볼트를 나타냅니다. 따라서 1V에서 2300KV 모터 는 주파수에 관계없이 최대 2300RPM의 속도로 작동합니다 . 전압이 낮을수록 모터가 생성 할 수있는 최대 토크가 낮아집니다. 주파수를 높이고 더 높은 속도로 작동하려고하면 모터는 해당 속도에서 마찰을 극복하고 실속 할만큼 충분한 토크를 갖지 않습니다.

BLDC 기계에는 두 가지 주요 상수가 있습니다

$K_t$

$K_e$$\omega$

$K_t \equiv K_e$$K_e$$K_t$$K_t$

쿼드 로터 및 용 BLDC 모터와 관련이있는 것은 무엇입니까?$K_v$

$K_v$$K_e$

쿼드 로터 및 이러한 RC 장치는 일반적으로 공급 전압이 제한되어 있기 때문에이 rpm 상수는 주어진 배터리에 대해 달성 할 수있는 로터 속도를 알려줍니다. 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. 이것은 홀 요소와 같은 위치 센서를 사용하거나 센서리스 제어 인 백 EMF 감지를 사용하여 수행됩니다.
또한 ESC는 FOC (Field Oriented Control) 또는 사각 전압으로 사인파 3 ​​상 출력을 출력 할 수 있으며, 동시에 2 개의 코일 만 연결되면 세 번째는 플로팅 상태로 남습니다.
회전자가 고정자 필드를 따르는 것이 아니라 반대입니다. 회 전자 위치를 따르는 고정자입니다. FOC를 사용하면 벡터 고정자 전압의 전류량은 일정하며 회 전자 위치와 관련하여 회전합니다. 모터를 회전 시키려면 전압이 역기전력 발생 전압보다 높아야합니다. Kv 팩터가 역할을하는 곳입니다.

이 맥락에서 왜 이것이 잘못 인용되었는지 잘 모르겠습니다.

V / krpm이어야합니다. 또는 볼트 / 1000 회전 / 분. V / k 짧은 손을 이해할 수는 있지만 kv는 킬로 볼트입니다.
모터의 레그 간 또는 레그와 중립 사이의 전압이 모호 할 수 있지만 컨벤션은 모터 리드의 두 레그 사이에 있습니다. 중립 와이어가 없으면 더 쉬우므로 추측합니다.