Skip to content
RFrftools.io
Motor

BLDC ワインディングカリキュレータ

BLDCモーターの巻線パラメータ（コイルあたりの巻数、ワイヤゲージ、フィルファクター、巻線係数、位相抵抗）を計算します。デルタ構成とワイ構成の巻線スキーム図を視覚的に示します。

Loading calculator...

公式

N=1Kv,rad⋅p⋅Φ⋅Kw1⋅Cconn,Kv,Δ=Kv,Y×3N = \frac{1}{K_{v,rad} \cdot p \cdot \Phi \cdot K_{w1} \cdot C_{conn}}, \quad K_{v,\Delta} = K_{v,Y} \times \sqrt{3}

参考: Hanselman, D. — Brushless Permanent Magnet Motor Design, 2nd ed.

N— Turns per coil (series per phase) (turns)
K_v,rad— Motor velocity constant (rad/s/V)
p— Pole pairs
Φ— Flux per pole (Wb)
K_w1— Fundamental winding factor
C— Connection factor (1 for wye, √3 for delta)

仕組み

この計算機は、モーターの形状と目標Kvから、相あたりの巻数、ワイヤゲージ、フィルファクター、巻線係数などのBLDC巻線パラメーターを決定します。ドローン、ラジコン航空機、産業用ドライブ用のアウトランナーを巻き戻すモーターメーカーは、このツールを使ってKv (速度) とトルク定数の間のトレードオフを最適化しています。

巻線係数 $K_ {w1} $ は、固定子巻線が回転子の磁束をどの程度効果的に結合するかを定量化します。ハンセルマンの「ブラシレス永久磁石モーター設計」（2006年）によると、Kw1=kd timesKpK_ {w1} = k_d\ times K_p、ここで、分配係数 $k_d =\ sin (q\ alpha/2)/(q\ sin (\ alpha/2)) $ とピッチ係数 $K_p =\ cos (\ beta/2) 。高密度巻線(単歯、。高密度巻線 (単歯、q=1)の場合、) の場合、k_d = 1$となり、ピッチファクターが優勢になります。12 スロット/14 極 (12N14P) 構成では Kw1 約0.933K_ {w1}\ 約 0.933 を実現し、ドローンモータートポロジの中で最もポピュラーなトポロジとなっています。

逆起電力定数は巻線巻線に直接関係します。$K_e = 2\ cdot n_t\ cdot K_ {w1}\ cdot\ phi_P/\ sqrt {3} $ はY線接続用です。ここで、 phiP\ phi_Pは極あたりの磁束で、ntn_tは相あたりの巻数です。Kv はターンと逆にスケーリングします。つまり、ターンを半分にすると Kv が 2 倍になります。デルタ接続では、同じコイル数で $K_V^ {\ Delta} =\ sqrt {3}\ × K_V^ {Y} $ になります。これは、線間電圧が wye 単位では相電圧に等しく、$\ sqrt {3} $ はデルタ単位の相電圧の倍になるためです。

フィルファクター $K_ {fill} $ は、使用可能なスロット面積のどれだけが銅で占められているかを示します。手巻きモーターは35〜45％、機械巻きモーターは50〜65％に達します。フィルファクターが高いほど抵抗が低く効率が高くなりますが、配線の配線には注意が必要です。スロット面積 $A_ {スロット} $ とワイヤ断面 $A_ {ワイヤ} $ は $K_ {fill} = N_t\ cdot A_ {ワイヤー}/A_ {スロット} $ となります。

計算例

2212サイズのドローンモーターを920Kvから500Kvに巻き戻し、ヘビーリフトクワッドを実現します。オリジナル：12N14P、デルタ、1歯あたり7ターン、0.4 mmワイヤ。

ステップ1-必要な巻数比の決定: KVK_V レシオ = 920/500 = 1.84 歯あたりの新しい回転数 = 7 x 1.84 = 12.9、13 回転に丸める 実際の新品 KVK_V = 920 x (7/13) = 495 Kv

ステップ 2--最大ワイヤゲージの計算: スロット面積 (2212 ステーター): 約 4.2 ミリメートル2^2 目標フィルファクター:40% (手巻き) 使用可能な銅面積 = 4.2 x 0.40 = 1.68 mm2^2 1ターンあたりのワイヤー面積 = 1.68/13 = 0.129 mm2^2 ワイヤの直径 = $\ sqrt {4\ times 0.129/\ pi} $ = 0.406 mm-> 0.35 mm (AWG 27) を使用 実際のワイヤ面積 = 0.0962 mm2^2、フィルファクター = 13 x 0.0962/4.2 = 29.8%

ステップ 3--現在の容量の確認: AWG 27 (6 A/mm2^2) 保守的評価:0.0962 x 6 = 0.58 A (ワイヤあたり) 4S (14.8V) で500 Kv時:最大電流:最大電流:バースト電流は約15A、ホバリング時は約5A デルタの相電流 = ライン電流/$\ sqrt {3} $ = 5 /1.73 = 2.89 A 電流密度 = 2.89/0.0962 = 30 A/mm2^2--許容範囲は短いバーストのみです

ステップ 4--巻線係数の確認: 12N14P: $K_ {w1} $ = 0.933 (巻き戻しても変化なし) KEK_Eの実効的な増加 = (13/7) x 1.0 = 1.857倍-> 約500 Kvの目標を確認

結果:デルタでAWG 27のワイヤを13回転させると、29.8% のフィルファクターで約495 Kvを達成しました。熱安全のため、連続電流は1相あたり3A未満 (18 A/mm2^2) に抑える必要があります。

実践的なヒント

  • ✓手巻きではフィルファクターを 45% 未満にしてください。これを超えると、ワイヤーが交差してホットスポットが発生し、絶縁損傷が発生します。機械巻きでは、適切な重ね合わせを行うと、60% まで押し上げることができます。
  • ✓Hanselmanのガイドラインによると、連続動作には5〜8 A/mm^2の電流密度を使用し、短いバースト（10秒未満）には最大30 A/mm^2の電流密度を使用してください。これらの制限を超えると、急速な熱暴走が発生します
  • ✓滑らかなトルク（低コギング、Kw1=0.933）には12N14Pを、極数が少ないと鉄損が減りますが、トルクリップルがわずかに大きくなる高速アプリケーションには9N12Pをお勧めします

よくある間違い

  • ✗コイルを間違った方向に巻く：各歯は巻線パターンに応じて磁気極性を変える必要があります（例：12N14Pの場合はAABBBCCAAABBCCC）。コイルを1つ逆にすると、振動、トルクの減少、ESCの非同期が発生する可能性があります
  • ✗特大のワイヤを使用してスロットフィルファクタを超える：太いワイヤをフルスロットに押し込むとエナメル絶縁が損傷し、ターン間の短絡が発生して抵抗が減少し、負荷がかかった状態でのモータの動作が不安定になる
  • ✗デルタとワイのKvの違いは無視してください。デルタ接続では、同一のコイルでsqrt (3) = 1.73倍のKvが生成されます。つまり、ターンを追加せずにデルタからワイに切り替えるリワインダーは、モーターが意図したよりも42％遅くなります。

よくある質問

最も一般的な組み合わせは、12N14P（ドローン、ジンバル）と9N12P（高速ツール）です。Hanselmanによると、重要なルールは、スロットとポールが極数に等しい共通係数を共有してはならないということです。これにより、コギングが防止されます。12N14Pの巻線係数は0.933でコギングトルクが非常に低いため、マルチローターモーターのデフォルトとなっています。20,000 RPMを超える高速では、極数を減らす (例:6N8P) と、鉄損が減少します。
Wye（スター）接続では、同じコイルの相あたりの逆起電力がデルタよりもsqrt（3）倍高くなります。つまり、Wyeを使用すると、アンペアあたりのKvが低くなり、トルクが高くなります。デルタでは Kv が 1.73 倍高い (速度が速い) が、同じトルクで流れる相電流は sqrt (3) 倍になります。ほとんどのドローン ESC は視線接続を前提としています。ターンを減らさずに高いKvが必要な場合はデルタを、最大のトルク効率が必要な場合はWyeを使用してください。
巻線係数Kw1は分配係数とピッチ係数の積で、BLDCモーターでは通常0.85〜0.95です。これは、実際に巻線をつなぐ全磁束の割合を表します。Kw1が0.933の場合、巻線の形状が原因で潜在トルクの 6.7% が失われることになります。Kw1 が高くなると、トルク定数と効率が直接向上します。集中巻線 (1歯あたり1コイル) を使用すると製造が容易になりますが、スロット/ポール比によっては分散巻線よりもKw1が低くなる場合があります。

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

NEMA 17 Stepper Motor

NEMA 17 bipolar stepper motors for precision motion control

Amazon →

Stepper Motor Driver (A4988)

A4988 stepper driver modules for microstepping control

Amazon →

DC Motor with Encoder

12 V DC motors with encoders for closed-loop drive applications

Amazon →

関連電卓

Motor

BLDC モーター

BLDCモーター計算機：Kv定格と電圧を入力して、無負荷時RPM、ストールトルク、最大効率点、プロペラ推力を求めます。ドローン、RC、産業用巻線の計算をサポートします。

Motor

BLDC の効率

任意の動作点でのBLDCモーター効率を解析します。銅、鉄、および機械損失を分解します。ピーク効率に最適な電流とRPMを求めます。

Motor

BLDC サーマル

BLDCモーターの巻線温度、熱マージン、ディレーティング電流、および熱限界までの時間を計算します。絶縁クラス B、F、H をサポートします。

Motor

巻線抵抗

銅の抵抗温度係数を使用して、動作温度でのモーター巻線抵抗を計算します。