无刷电机弱磁提速原理简谈

原创已于 2025-12-16 09:07:36 修改 · 499 阅读

·

5

·

CC 4.0 BY-SA版权

版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。

文章标签：

#单片机 #嵌入式硬件

于 2025-12-15 22:55:49 首次发布

电机笔记专栏收录该内容

22 篇文章

订阅专栏

一、弱磁原理概述

弱磁是指在电机运行过程中，通过控制手段主动降低电机的等效磁链，使反电动势受控在电压极限以内，从而在额定电压条件下实现超基速运行的一种控制策略。

弱磁提速的本质不是降低电机的磁链常数 (磁链常数是电机的物理参数，不能变)，而是用电流在 d 轴抵消永磁体磁链，从而降低等效磁链，让反电动势不过电。

弱磁 = 在 d 轴施加一个负电流 $i_{d}<0$ ，使永磁体磁链 $\psi _{f}$ 被部分抵消，从而降低电机的等效磁链，反电动势下降，允许更高转速。

二、磁链常数与 KV 值

本部分公式推导见我另一篇文章：

电机的磁链常数、反电动势系数、转矩系数和 KV 值都是什么？-优快云博客

2.1 磁链常数

$\psi _{f}=\frac{E_{p}}{\omega }$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)

也就是每 1 rad/s 电角度下的相电压峰值。

2.2 KV 值

Kv 表示在空载条件下，电机每加 1V 电压，电机能达到多少转 / 分钟。

例如：一台 Kv = 1000 RPM / V 的无刷电机，在空载时加 10V 电压，大约能转到 10000 RPM。

我们将磁链常数公式直接取倒数，也就得到了每 1V 下的 rad/s：

$rad/s=\frac{\omega }{E_{p}}$

$rad/s$ = 电角速度(弧度 / 秒)
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)

所以 KV 值也就等于：

$K_{v} = \frac{60}{2\pi p\cdot\frac{ E_{p}}{\omega }}=\frac{60}{2\pi p\cdot \psi _{f}}$

$K_{v}$ = KV 值
$\psi$ = 磁链常数
$p$ = 极对数

三、电机运行时的反电动势

我们在第二章的电机的磁链常数和 KV 值中，均是将电机作为发电机 (被拖电机) 测量所得到的，也就是忽略他的 d 轴电流做功。然而在我们启动电机的时候，其如果我们不进行 id = 0 控制，这样会就发挥作用。

因为在 d 轴上，转子和永磁铁方向重合。

永磁铁正极和 d 轴方向一致

所以在 d、q 轴上，我们的磁链公式：

$\begin{cases} \psi_d = L_d\, i_d + \psi_f \\ \psi_q = L_q\, i_q \end{cases}$

$\psi_d$ = d 轴磁链
$\psi_q$ = q 轴磁链
$\psi _{f}$ = 磁链常数
$L_{dq}$ = d、q 轴电感
$i_{dq}$ = d 、q 轴电流

其中 q 轴的磁链不参与电机整体磁链。

在同步旋转坐标系里，d 轴 (与转子磁链对齐的轴) 被选来对齐磁链，所以它天然代表磁通。

q (与 d 轴正交，超前或滞后 90°) 轴与磁链正交，电流在这个方向只产生切向力，因此表现为力矩。

想象你拧螺丝：

d 轴电流：沿着螺丝轴向推 → 改变压紧程度 (磁通强弱) 不转

q 轴电流：沿着切向拧 → 产生旋转 → 转矩

我们根据磁链常数定义：

$\psi _{f}=\frac{E_{p}}{\omega }$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)

移项得到：

$E_{p}=\omega \cdot \psi _{f}$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)

但是我们的空载反电动势 E 在电机运行中，还应该包括 d 轴电流的作用：

$E_{p}=\omega \cdot (L_d\, i_d + \psi_f )$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)
$L_{d}$ = d 轴电感
$i_{d}$ = d 轴电流

当然，如果我们此时按照 id = 0 控制，这时候我们的空载反电动势常数依旧是：

$E_{p}=\omega \cdot \psi _{f}$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (空载相电压峰值)

不过我们当 id< 0 时，假设 id 为 -2，我们便削弱了电机的反电动势：

$E_{p}=\omega \cdot (-2L_d\, + \psi_f )$

$\psi _{f}$ = 磁链常数
$\omega$ = 电角速度
$E_{p}$ = 空载反电动势 (相电压峰值)
$L_{d}$ = d 轴电感
$L_{i}$ = d 轴电流

我们从 KV 值公式出发，若是我们将 id 为 -2 所控制，可得：

$K_{v} = \frac{60}{2\pi p\cdot (-2L_d\, + \psi_f )}$

$K_{v}$ = KV 值
$\psi$ = 磁链常数
$p$ = 极对数

显然 Ld 不可能为负，所以我们通过削弱 d 轴电流提升了转速。

至此，这就是弱磁提升转速的原理。

评论

成就一亿技术人!

拼手气红包6.0元

还能输入1000个字符

添加红包

插入表情

表情包

代码片

HTML/XML
objective-c
Ruby
PHP
C
C++
JavaScript
Python
Java
CSS
SQL
其它

条评论被折叠查看

被折叠的条评论为什么被折叠?

到【灌水乐园】发言

查看更多评论

添加红包

成就一亿技术人!

hope_wisdom

发出的红包

实付元

使用余额支付

点击重新获取

扫码支付

钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。