电动机的扭矩输出与电动机电流（不是电压！）成正比，电流（I）大致等于

$$ I=\dfrac{V-\varepsilon}{R} $$

其中 V 是电机电源电压，R 是绕组电阻，ε 是反电动势（反电动势）。

KV 和反电动势

反电动势是电机在没有任何连接的情况下旋转时出现在电机端子上的电压。这个电压是由作为交流发电机的电机产生的，如果你愿意的话，它与转速成正比。KV 额定值只不过是说明转速与反电动势 (KV ≈ RPM / ε) 之间关系的另一种方式。它限制了任何给定电池电压下的最大电机速度，因为在某些取决于 KV 的速度下，反电动势将“抵消”电池电压。这可以防止更多的电流流向电机，从而将扭矩降低到零。

当您第一次打开电机时，速度为零。这意味着反电动势也为零，因此限制电机电流的唯一因素是绕组电阻和电源电压。如果电机控制器 (ESC) 以低速向电机输出完整的电池电压，则电机和/或 ESC 将熔化。

电压、频率、油门和速度

在闭环无刷电机控制方案中，电机速度（输出频率是其函数）不是直接控制的。相反，油门控制输出电压，而 ESC响应转子角度和驱动波形之间的相移不断调整输出频率。反电动势的相位直接告诉无传感器 ESC 转子的当前角度，而有传感器 ESC 出于相同目的使用霍尔效应传感器。

反过来做事（直接设置频率并根据测量的相移控制电压）将成为一种很好的平衡行为：

• 将电压设置得太低会导致流过的电流太少，从而限制扭矩。如果扭矩下降但负载保持恒定，则电机必须减速，导致立即失去同步。

• 电压过高会导致电流过大，浪费电力并不必要地加热电机和电调。

因此，最佳效率点在“频率优先”控制下是不稳定的。控制回路可以使其保持关闭，但如果 ESC 不能足够快地响应负载瞬态同步丢失将发生。这不适用于“电压优先”控制，其中负载瞬变只会导致速度瞬间降低而不会产生不良影响。

用于集体俯仰遥控直升机的 ESC 通常具有“调速器”功能，可保持与油门设置成比例的固定电机速度。即使这些 ESC 实际上也不会直接控制频率，而是实施一个 PID 控制器，该控制器根据所需频率与实际频率之间的差异来设置电压。

ESC“计时”

ESC 的电机时序设置调整了这种机械-电气相移的设定值：高时序意味着 ESC 输出领先于感应到的转子位置例如 25 度，而在低时序时，此相移保持更接近于零。高时序设置产生更多功率的效率较低。

扭矩

普通的 RC ESC 无法进行恒定扭矩控制或扭矩限制，因为它们缺少电流感应电路作为一种成本和重量节省措施。扭矩输出不受任何控制；在给定的速度下，电机只产生与负载所需的扭矩一样多的扭矩（并按比例吸收尽可能多的电流）。为了防止快速油门冲击使 ESC、电池和/或电机过载（因为克服惯性会产生潜在的无限扭矩），ESC 通常在给定频率下对加速度和电压有限制。

制动

如果在降低电压的同时通过外部方式使电机保持旋转，最终反电动势将变得大于 ESC 试图驱动的水平。这会导致负电流并制动电机。由此产生的电力要么消耗在电机线圈中，要么反馈到电源/电池中，具体取决于所使用的 PWM衰减模式。

ESC 产生三相交流电流。据我了解，交流波形的频率完全决定了电机的速度，波形的幅度（峰值电压减去谷值电压）或多或少是恒定的。在我看来，电压似乎与确定无刷电机的速度无关。

对不起，但这都是错误的。四轴飞行器中使用的电机是无刷直流电机 (BLDC)，相当于有刷直流电机，但具有电子换向功能。

电机速度取决于电机在旋转时产生的电压（“反电动势”），而不是换向频率（必须与电机旋转同步，否则它不会旋转）。BLDC 电机具有永磁体，因此反电动势与 rpm 成正比。反电动势等于施加的电压减去绕组电阻和电感上的电压降，并且电机将加速或减速，因为它吸收产生负载吸收的扭矩所需的电流 - 与有刷直流电机完全相同。

ESC 通过改变施加在其上的电压来控制电机速度。通常这是通过 PWM 完成的，因此峰值电压始终等于电池电压，但平均电​​压（电机响应）会根据 PWM 开/关比而变化。ESC 产生电机所需的任何换向频率，类似于有刷电机中的电枢如何使换向器以所需的频率切换。

因此施加的电压与电机速度有关。这就是为什么这些电机具有 Kv 额定值的原因 - 它是确定在特定电压下可以达到什么转速的基本参数。由于螺旋桨吸收的功率与转速的 3 次方和螺旋桨直径的 4 次方成正比，因此 Kv 是匹配四轴飞行器组件时的关键参数。

指定的 Kv 值应该是电机不消耗任何电流时 1V 时的理论转速。然而，它通常通过简单地将测量的空载转速除以施加的电压来计算，这会给出一个略低（不正确）的值。就像有刷电机的速度可以通过提前电刷来增加一样，无刷电调可以通过提前换向时间来增加 BLDC 电机的有效 Kv。加上制造公差和质量控制不佳，电机的实际 Kv 比其规格高或低 20% 的情况并不常见。

为其他用途设计的电机通常没有 Kv 额定值，因为它被认为不那么重要。然而，通常会提供标称电压下的空载转速，从中可以得出 Kv。也可以指定电机的转矩常数 (Kt)。Kv 是 Kt 的倒数。

为什么无刷电机有千伏等级？

“kv Rating”与预期扭矩、电流、功率、推力、升力或阻力无关

• 例外情况是相对扭矩会随着磁铁数量和每转定子绕组的数量而变化，因此就像齿轮一样，这个比率可以修改。因此，从某种意义上说，具有相对较高 kv 值的相同尺寸电机是为了提高速度和减少升力而制造的。

它基于磁铁的数量、每转的定子绕组数量、每极的相数，并且没有功率指示。

纯粹是旋转速度产生反电动势电压以匹配施加的电压。这种匹配仅在空载时发生，并且根据固有损耗，随着向额定电压的增加，阻力会将该比率降低多达 10%。 （例如涡流、摩擦力，与功率利用率相比通常较小。改变绕组定子模式或改变磁铁数量将改变每伏特的转速比，就像自行车上的齿轮比一样使用相同的材​​料。

• • 各种磁铁的计算示例，确定磁场旋转

    • 总磁铁数/2 = 磁场旋转系数

    • 磁场旋转系数 * kV = 磁循环/V

    • 所以使用 14 个磁铁，磁场旋转系数 = 7，因此磁场旋转 = 7609 周期/v

    • 对于 2200 千伏：

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

功率是电流的函数，负载仅根据线性负载或气动支柱的非线性负载进行额定。或以gm/W 或 gm/A 表示的增量线性载荷，其中 gm 是螺旋桨推力。

理论背景缩略图（过度简化）

• 它基于麦克斯韦定义的物理定律，更深入地由 Heaviside 和 Lorenz 证明，电荷 q 是 E 场和 B 场速度之和的乘积。

所以向量方程说。 F=q(E+vxB)

由于外部电场 E 和磁场 B，洛伦兹力F 作用于具有瞬时速度 v 的电荷 q 的粒子。这个力就是我们所说的电磁力，在空载时与反电动势相匹配。

每伏角速度是一种更复杂的方法，其中定子极数和转子极数进行比率转换，并且电机电流的换向在零磁场后仅足够的弧秒数自动反转，以确保没有死停. （设计/工艺失败）

因此，磁荷速度与由电压引起的场强成正比，也称为反电动势场强

KV 额定值是指电机可以达到的最大RPM/伏特 - 因此 1 V 的 2300 KV 电机将在高达2300 RPM 的速度下工作，无论频率如何。电压越低，电机可以产生的最大扭矩越低。如果您要提高频率并尝试以更高的速度运行，则电机将没有足够的扭矩来克服该速度下的摩擦和失速。