1.1 电机选型关键参数

1. 额定电压：无刷电机适合的工作电压，其实无刷电机适合的工作电压非常广，额定电压是指定了负载条件而得出的情况。

2. KV 值：有刷直流电机是根据额定工作电压来标注额定转速的，无刷电机引入了 KV 值的概念，而让用户可以直观的知道无刷电机在具体的工作电压下的具体转速。
1. KV值（RPM/V）指在空载情况下，外加1V电压得到的电机转速值（RPM）;
2. 实际转速 =KV 值 * 工作电压（非额定电压）;
3. KV 值小的电机的绕线更多、更密，能承受更大功率。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。

3. 转矩(力矩、扭矩）：电机中转子产生的可以用来带动机械负载的驱动力矩，我们可以理解为电机的力量。

4. 最大电流和最大功率：最大电流: 电机能够承受并安全工作的最大电流。每个电机都有自己的力量上限，最大功率就是这个上限，如果工作情况超过了这个最大功率，就会导致电机高温烧毁。比如，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，电机可能被烧坏。

5. 槽极结构（N：槽数， P：极数）
铁芯极数（槽数)∶ 定子硅钢片的槽数量
磁钢极数（极数)∶ 转子上磁钢的数量
常见的内转子无刷电机结构有: 3N2P(有感电机常用)、 12N4P(大部分内转子电机)
常见的外转子无刷电机结构有: 9N6P、 9N12P、 12N8P、 12N10P、 12N14P、 18N16P、 24N20P。

特性	内转子电机	外转子电机
结构	转子在内部，定子在外部	转子在外部，定子在内部
惯性	较小，响应速度快	较大，运转平稳
散热	散热性能较好	散热性能较差
尺寸	通常较小，设计紧凑	通常较大，适合稳定应用
应用场景	适合需要快速响应的设备	适合需要稳定运转的设备
效率	一般较高	可能稍低
噪音	可能较高	通常较低
成本	可能较高	可能较低

6. 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：
电机功率 = 输入电压（单位：V） x 有效电流（单位：A）
电机效率 = 机械效率/电功率
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。

1.2 电机关键参数测量

1. 电阻相电阻
1. 万用表测电机两相电阻，可以算出;
2. 测量电阻，电桥测量。

2. 电感(Ls) ，d and q axis inductances，
1. 测量方法：相电感常使用电桥测量，电桥在 频率下两相电感，两相电感值的一半就 是相电感；可以旋转一圈，多次测量求平均值。;

3. 极对数，Pole Pairs
1. 直流法：测任意两相阻值，给该两相加可以产生 1A 左右的电压，如测的相电阻为 2Ω，则通 2V 左右直流电，手转电机一圈，感到阻力的次数就是极对数，如果感到6次阻力，则极对数为 6；
2. 示波器法：示波器电压探头夹任意两相，用手转电机一圈，查看波形的波峰数就是极对数，波峰波谷总数就是电机极数，如下图，电机极数为12，极对数为6。

4. 反电动势常数 ，Back-EMF constant, (Vpk_LL/krpm，where Vpk_LL is the peak voltage line-to-line measurement )
反电动势常数可按如下公式计算：
， 的单位是 。
• 是反电动势波形中波峰与波谷的电压值，单位是伏特 ；
• 是角速度，单位是 ；
• 是转速，单位是 ；
实际使用中常常使用表示电机的速度，使用表示反电动势常数的单位，它们之间的转换关系如下：
测量方法：示波器探头接一相，地接电机另外两相任意一相，转动电机测出反电动势波形，取中间一个波形，测量其峰峰值和频率。



计算公式如下：
测量到峰峰值周期为T，电机旋转一转，周期个数和极对数有关，假设极对数为 ，则一转周期为，则转速 为 ，单位为 。
则 ，单位

5. 转动惯量，Motor inertia, J（kg.m^2）
在电机的加减速控制中，常常会涉及到转动惯量的测量。转动惯量对整个无刷电机控制系统的精度、稳定性以及动态响应都有很大的影响，特别是频繁的正反转切换、频繁的加减速过程中，转动惯量的影响非常明显。
小惯量的电机启动很快，制动性能也好，频繁加减速响应快，适合轻负载、高速度的场合。但是如果负载很大，电机惯量很小，那么这时候可能会对电机轴造成损坏，因此电机的转动惯量与折算到电机轴的负载惯量应该合理匹配，过大过小都不合适。
测量方法：
• 常用自减速法、辅助摆锤法、扭摆法测定转动惯量；
• 自减速法：给电机额定励磁电流，转速高于额定转速时，让电机空载运转；等电机平稳后迅速切断电机电源，电机在惯性状态下会继续运行，并自然减速，测定电机的减速曲线。



• 为转动惯量，单位是 ;
• 是额定转速下的机械损耗和空载铁损之和，单位是 ;
• 是 时刻的转速； 是 时刻的转速，单位都是 。

6. 摩擦力常数，Friction Constant,B（N.m.s）

1.3 波形分析常用参数

• 端电压指的是电机端线对地的电压，通过在电机端接一个RC低通滤波器可以看到马鞍波；

• 相电压指的是电机端线到中性点的电压，理论上是正弦波，但是示波器没办法测到；

• 线电压是电机任意两个端线之间的电压，理论上它是正弦的，示波器测量也是看不到的，示波器看到的是载波信号，必须经过RC滤波后才能看到正弦。

小节引用

• 【电机参数】2804无刷电机参数测量极对数、相电感、相电阻、反电动势系数、磁链】https://www.bilibili.com/video/BV11N411j7Sm?vd_source=6f46b609bdca207cf3e5e572c43aaf32

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• Motor constants - Wikipedia