無刷電機(jī)的機(jī)械特性是指在一定的條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T直接的T-n曲線的關(guān)系，這是一個(gè)函數(shù)關(guān)系，n=f(T)。

　　轉(zhuǎn)速特性：

　　n=60·E/N·Φ=60·(U-I·R)/N·Φ

　　機(jī)械特性：

　　n=n0·(1-T/Td)=n0-R·T/Kt·Ke=n0-Kt·T

　　無刷電機(jī)的機(jī)械特性(干貨，值得收藏!)

　　無刷電機(jī)的機(jī)械特性曲線

　　無刷電機(jī)有二個(gè)非常重要的常數(shù)，，分別是：

　　轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt

　　反電動(dòng)勢常數(shù)Ke

　　這些常數(shù)代表了無刷電機(jī)的內(nèi)部基本特征和由這些基本特征所產(chǎn)生的無刷電機(jī)的機(jī)械特性，分析和研究無刷電機(jī)的這些常數(shù)對于電機(jī)設(shè)計(jì)人員在電機(jī)設(shè)計(jì)中的非常重要的。

　　無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt

　　Kt=T′/I=N·Φ/2·π

　　從Kt=T′/I可知，電機(jī)在單位電流內(nèi)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，或者是給電機(jī)一定轉(zhuǎn)矩就決定了電機(jī)需要多少電流。電機(jī)的Kt越大，單位電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就越大。電機(jī)的Kt越大，電機(jī)產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)矩所需要的電流就越小。這是電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt與電機(jī)的機(jī)械特性之間的聯(lián)系所在。

　　從Kt=N·Φ/2·π可知，如果要求某電機(jī)達(dá)到指定的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，只要使N與Φ的乘積達(dá)到預(yù)定值就可以了。一旦電機(jī)定子的磁鋼確定了，則電機(jī)的磁通是一個(gè)定值，那么電機(jī)電樞通電有效繞組匝數(shù)W=N/2的多少就決定了電機(jī)的Kt，即電機(jī)的外部特性可以隨電機(jī)電樞通電有效繞組匝數(shù)N/2的多少而改變。反過來講，電機(jī)的電樞繞組確定了后，電機(jī)的機(jī)械特性可隨電機(jī)定子的磁鋼磁通的大小而改變。所以只要抓住電機(jī)的N,Φ，那么就抓住了電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。而N與Φ是電機(jī)的“硬特征”，因此，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt是電機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵常數(shù)。

　　不管是無刷電機(jī)或其他電機(jī)，公式T′=N·Φ·I/2·π都是適用的，公式中一方面是N與Φ交鏈，另一方面是N與I交鏈，從而使線圈導(dǎo)體N產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T′，由線圈導(dǎo)體完成電機(jī)變成機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。公式T′=N·Φ·I/2·π是電機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和研究課題。

　　無刷電機(jī)的機(jī)械特性(干貨，值得收藏!)

　　T-I機(jī)械特性曲線

　　從機(jī)械特性曲線可知，Kt=T′/I=ctanα=△T/△I=T/(I-I0)

　　無刷電機(jī)的反電動(dòng)勢常數(shù)Ke

　　感應(yīng)電動(dòng)勢E=N·Φ·n/60·a，如果a=1，則感應(yīng)電動(dòng)勢常數(shù)：

　　Ke=E/n=N·Φ/60

　　感應(yīng)電動(dòng)勢常數(shù)Ke表示電機(jī)在單位轉(zhuǎn)速時(shí)能產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，在電動(dòng)機(jī)中，稱為反電動(dòng)勢常數(shù)?？梢詮墓街锌闯觯悍措妱?dòng)勢常數(shù)是N與Φ的乘積，如果要求某電機(jī)達(dá)到指定的反電動(dòng)勢常數(shù)，只要N與Φ的乘積達(dá)到預(yù)定值就可以了。一個(gè)無聲電機(jī)定子的磁鋼材料是確定的，則Φ是定值，電機(jī)電樞工作繞組匝數(shù)W=N/2的多少就決定了Ke，電機(jī)的外部特性可以隨電機(jī)電樞工作繞組匝數(shù)W=N/2的多少而改變，反過來講，電機(jī)的電樞繞組確定之后，電機(jī)的機(jī)械特性可隨電機(jī)定子的磁鋼磁通大小而改變。

　　當(dāng)電機(jī)a確定以后，Ke僅與N與Φ這兩個(gè)變量有關(guān)，所有電機(jī)的性能主要與電機(jī)內(nèi)部的N與Φ有關(guān)，電機(jī)的Ke是電機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵常數(shù)。

　　Kt=N·Φ/2·π，Ke=N·Φ/60，所以Kt=9.5493Ke

　　Kt與Ke在數(shù)值上僅相差一個(gè)系數(shù)，求出了Kt也就求出了Ke。

　　無刷電機(jī)的機(jī)械特性(干貨，值得收藏!)

　　U-n機(jī)械特性曲線

　　Ke=E/n=U/n′0=N·Φ/60

　　n′0=60·U/N·Φ，理想空載轉(zhuǎn)速僅與電機(jī)電壓和磁鏈有關(guān)。

　　U0是電機(jī)的始動(dòng)電壓，Un是電機(jī)的額定電壓，E=Un-U0，

　　Ke=U/n′0=△U/△n=E/n，

　　n=E/Ke電機(jī)某點(diǎn)的轉(zhuǎn)速僅和電機(jī)Ke和電機(jī)反電動(dòng)勢有關(guān)。

　　這里的E是電機(jī)在該轉(zhuǎn)速時(shí)線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢，稱之為反電動(dòng)勢。U=E+I·R，電機(jī)的電阻越小，則E越接近電機(jī)輸入電壓U，當(dāng)電機(jī)的電阻等于零時(shí)，則E=U。當(dāng)電機(jī)的內(nèi)阻等于零時(shí)，不管電機(jī)接受的轉(zhuǎn)矩大小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n恒等于電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速n′0，它是平行于x軸的一條直線。電機(jī)的內(nèi)阻越大，則該線越傾斜，即電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越往下跌，其特性就越“軟”。因此n′0或電機(jī)的反電動(dòng)勢常數(shù)Ke決定了電機(jī)轉(zhuǎn)速的上限。因?yàn)镵t=9.5493Ke，因此Kt等效地決定了電機(jī)轉(zhuǎn)速的上限。

推薦閱讀

CGXZK042

CGXZ142

排桿電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)

驅(qū)動(dòng)器