【电机参数】直流无刷电机2804电机参数测量——电感、电阻、极对数、磁链常数

【电机参数】直流无刷电机2804电机参数测量——电感、电阻、极对数、磁链常数

前言

【电机控制】直流有刷电机、无刷电机汇总——持续更新
使用工具：
1.示波器：正点原子DS100（50M）
2.电桥LCR：VICIOR4090A
3.电钻：博世电动工具
4.直流稳压电源：GPS305D(30V/5A）

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、相电阻

定子电阻其实就是定子线圈的阻值。指的是相电阻，Ω。
对于常见的星型接法（Y接法）的定子线圈，可以直接测任意两相之间的阻值，这个是线电阻。线电阻=2×相电阻，所以可以测完3组线电阻之后，取一下平均数。

对于定子绕组为三角形接法（▲型）时，测量方法与 Y 接相同，但相电阻结果是电阻测量表显值的 1.5 倍。

使用工具：电桥LCR：VICIOR4090A
将数字电桥两端夹在任意两相之间测量，然后调换顺序，测量出三组值，平均值后结果除2。

二、相电感、D轴电感、Q轴电感

永磁同步电机根据永磁体的安装方式不同可分为两类：表贴式永磁同步电机（SPMSM）和嵌入式永磁同步电机（IPMSM）。

表贴式永磁同步电机（SPMSM）本身具有各向同性的结构，即直轴和交轴是相同的（Ld=Lq）。通常情况下，其机械结构产生更广泛的气隙，这反过来又意味着弱磁能力更低。

嵌入式永磁同步电机（IPMSM）显示出各向异性结构（Ld < Lq）。这一特殊的磁场结构可以用来产生更大的电磁转矩。IPMSM 具有优良的机械结构，通常气隙很狭窄，从而弱磁能力更好。

什么是弱磁区? —— 所谓弱磁区，顾名思义，就是磁场较弱。磁场较弱时，变压器或电机铁芯进入非线性区间，输入电流会畸变。

弱磁控制也是一门很大的学问，以后有机会再聊。

最值法：

DQ 轴电感也可以采用普通的 RLC 表来测量（当电机电感为几十 mH 以上），为了获取更高更高精度的电感值时或电机电感为 μH 级时，建议使用电桥测量。

当电机电感为几十 mH 以上，电感可以使用普通的 RLC 测量仪来测量，对于星型连接（Y 接）方式，定子电感等于测量值得一半。测量方法可参考 RLC 测量仪测量定子电阻。

用 RLC 表接在电机的线－线端，非常地缓慢转动电机转子（要防止感应电压对测量的影响），如果电感表示数的最大值最小值差别不大（小于 10％），说明该电机为表贴式永磁电机（SPMSM），此时可以将两个值取平均即为电机相电感（Lavg = Lq = Ld），否则为内嵌式永磁电机（IPMSM），且 Lq 是电感表测得数值的最大值的一半，Ld 为最小值的一半（对于 Y 形接法的电机来说，电感表测得的数据是两相绕组串连的电感）。

当电机电感较小或需要得到较高精度电感时，建议使用电桥测试电机电感，设置测量频率为 1kHz为佳，测试方法与电桥测量定子电阻类似，电桥的两个接线端子分别接电机三相线的其中两相。

Y接情况下
相电感：
将数字电桥两端夹在任意两相之间测量，然后调换顺序，测量出三组值，平均值后结果除2

D轴电感：
测量最小值/2

Q轴电感：
测量最大值/2

测量结果：
Q轴电感1.9581mh/2

D轴电感1.7408mh/2


相电感(1.9581+1.7408+1.7768)/3/2

三、极对数

第一种是只利用直流稳压电源就可以。

做法就是将电压设置为0，电源的限制电流设置在电机额定电流的5％~10％；
然后将正负极任意接两根相线上，打开电源输出。用手旋转电机，感觉一下电机是否有明显的阻抗力，否则增加电流
然后旋转电机时，记录电机一圈卡顿的次数，极对数 = 卡顿的次数。

具体实验过程，见视频

四、反电动势系数

电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例系数，也称为发电系数或感应电动势系数。单位为：V/rpm

反电动势（BEMF）常数可以通过驱动转子以的恒定转速运动的情况下，获取电机接线端子上的无负载线电压 来获得。反电动势常数为反电动势电压和电角速度/频率的比值。
步骤：

1.外部驱动电机以恒定的转速旋转，转速尽可能高一些。因为感应电压一般较小，过小的感应电压会降低测量精度。

2.单相测量：测量产生的相电压（某一相的接线端子中性点之间的电压）。通常中性点不容易获得，那么可以测量线电压。

三相测量：如果中性点不容易获得，可以通过将三个电压探头的一边连接到一起来创建一个人为参考的中性点。

电机反电动势常数，单位V.sec/rad。测量反电动势有很多不同的方法，比如说如果转轴在外部的话，还可以用外力比如电钻将转子转起来。

本次实验使用博世电动螺丝刀给电机进行拖动。

测量反电动势图具体方法如下：
1.示波器设置为1V/div，20ms/div，使用触发采样，触发电平1V左右（此设置供Kv值为1000左右的电机参考，Kv相差大的电机可尝试多次来设置合适参数）；

2.示波器探头接电机任意两根线，使用电钻钳住电机的转头，尽量高速旋转电机，可抓取到电机反电动势的波形；

3.选取幅度稍大且变化比较平缓的1~2个周期波形，测量出此小段波形的电压峰峰值U和频率f

4.用下面公式来计算电机的反电动势常数，如下图所示峰峰值电压U=1.18V，频率f=30.2HZ，计算得出结果为单相反电动势常数0.001798206V/HZ，三相反电动势常数0.003110896V/HZ

五、磁链

当第四步反电动势系数计算出来后，除以2π就可以了

六、参考资料

无感FOC电机参数测量方法
电机结构参数及其测量办法
永磁电机参数的测量获取（电感、电阻、极对数、磁链常数）
永磁电机 磁链测量方法（反电势法）
永磁同步电机控制笔记：永磁同步电机电阻电感磁链常数的测量方法

总结

本文仅仅简单介绍了【电机控制】STM32F103CXT6无刷直流电机SimpleFOC控制学习板——带电流环方面，评论区欢迎讨论。