最全講解 | 無刷電機工作及控制原理

三相多繞組多級內轉子電機

我們再來看一個復雜點的。圖8(a)是一個三相九繞組六極（三對極）內轉子電機，它的繞組連線方式見圖8(b)。從圖8(b)可見，其三相繞組也是在中間點連接在一起的，也屬于星形聯結方式。

一般而言，電機的繞組數量都和永磁極的數量是不一致的（比如用9繞組6極，而不是6繞組6極），這樣是為了防止定子的齒與轉子的磁鋼相吸對齊。

圖8 三相九繞組六極內轉子電機

其運動的原則是：轉子的N極與通電繞組的S極有對齊的運動趨勢，而轉子的S極與通電繞組的N極有對齊的運動趨勢。即為S與N相互吸引，注意跟之前的分析方法有一定的區別。

圖9 六種通電狀態

圖9為六個不同的通電狀態。其中經歷了五個轉動過程，每個過程為20度，如圖10 所示。

圖10 轉動過程

外轉子無刷直流電機

看完了內轉子無刷直流電機的結構，我們再來看外轉子的。其區別就在于，外轉子電機將原來處于中心位置的磁鋼做成一片片，貼到了外殼上，電機運行時，是整個外殼在轉，而中間的線圈定子不動。

外轉子無刷直流電機較內轉子來說，轉子的轉動慣量要大很多（因為轉子的主要質量都集中在外殼上），所以轉速較內轉子電機要慢，通常KV值在幾百到幾千之間，也是航模主要運用的無刷電機。

無刷電機KV值定義為：轉速/V，意思為輸入電壓每增加1伏特，無刷電機空轉轉速增加的轉速值。比如說，標稱值為1000KV的外轉子無刷電機，在11V的電壓條件下，最大空載轉速即為：11000rpm（rpm的含義是：轉/分鐘）。

同系列同外形尺寸的無刷電機，根據繞線匝數的多少，會表現出不同的KV特性。繞線匝數多的，KV值低，最高輸出電流小，扭力大；繞線匝數少的，KV值高，最高輸出電流大，扭力小。我先前測試過穿越機2204電機的極限電流，單電機能彪上25A，而2212系列電機15A都上不了。

圖11 外轉子無刷直流電機結構

分析方法也和內轉子電機類似，大家可以自己分析一下，根據右手螺旋定理判斷線圈的N/S極，轉子永磁體的N極與定子繞組的S極有對齊（吸引）的趨勢，轉子永磁體的S極與定子繞組的N極有對齊（吸引）的趨勢，從而驅動電機轉動。

經典無刷電機2212 1000KV電機結構分析

圖12 DJI 2312S電機(左)和XXD 2212電機(右)解剖圖

其結構如下：定子繞組固定在底座上，轉軸和外殼固定在一起形成轉子，插入定子中間的軸承。

圖13 XXD 2212線圈拆解圖

圖14 12繞組14極(7對極)電機繞組繞法

如圖15所示，畫出了6種兩相通電的情形。可以看出，盡管繞組和磁極的數量可以有許多種變化，但從電調控制的角度看，其通電次序其實是相同的，也就是說，不管外轉子還是內轉子電機，都遵循AB->AC->BC->BA->CA->CB的順序進行通電換相。

當然，如果你想讓電機反轉的話，電子方法是按倒過來的次序通電;物理方法直接對調任意兩根線，假設A和B對調，那么順序就是BA->BC->AC->AB->CB->CA，大家有沒有發現這里順序就完全倒過來了。

圖15

要說明一下的是，由于每根引出線同時接入兩個繞組，所以電流是分兩路走的。這里為使問題盡量簡單化，圖中只畫出了主要一路的電流方向，還有一路電流未畫出。另一路電流涉及到電路檢測換相位置。