BLDC 효율 분석기

이 계산기는 BLDC 모터손실을 구리, 철 및 기계 부품으로 분해하여 작동 범위 전반의 효율성을 결정합니다.드론 설계자, EV 엔지니어 및 로봇 개발자는 이를 사용하여 최대 비행 시간 또는 최소 열 스트레스에 대한 최적의 전류를 찾습니다.

총 모터 손실에는 세 가지 요소가 있습니다.구리 손실 $P_{Cu} = I^2 R_{tt}$ 은 고전류에서 지배적이며 전류의 제곱에 비례해 증가합니다. $I$ 는 공급 전류, $R_{tt}$ 는 두 모터 리드선 사이에서 측정한 단자 간 저항입니다. 블록(6스텝) 정류에서는 항상 두 상이 동시에 도통하므로 공급 전류가 이 상간 저항을 흐릅니다(Drela 2007, maxon).철 손실은 Steinmetz 방정식 ($P_{Fe} = k_h f B^{\alpha} + k_e f^2 B^2$) 을 따르며, 500Hz 이하에서는 히스테리시스 손실 ($k_h$ 항) 이 우세하고 그 이상에서는 와전류 손실 ($k_e$ 항) 이 우세합니다.일반적인 실리콘 스틸 라미네이션의 경우 $\alpha \approx 1.6$ 및 철 손실은 RPM $^{1.5}$ 에 거의 비례합니다.베어링 마찰과 풍손으로 인한 기계적 손실 $P_{mech}$ 은 주어진 속도에서 거의 일정합니다.

효율 곡선 $\eta = P_{out}/(P_{out} + P_{Cu} + P_{Fe} + P_{mech})$ 은 특정 전류에서 최고조에 달합니다.Krishnan (2010) 에 따르면 최대 효율을 위한 최적의 전류는 $I_{opt} = \sqrt{P_0 / R}$ 이며, 여기서 $P_0 = P_{Fe} + P_{mech}$ 은 속도에 따른 무부하 손실이고 $R$ 은 단자 간 저항 $R_{tt}$ 입니다.이는 구리 손실이 철 손실과 기계적 손실의 합계 (동일 손실 원리) 와 같을 때 발생합니다.

작동 전압에서 측정된 무부하 전류 $I_0$ 은 $P_0 \approx V \times I_0$ (무부하 시 구리 손실은 무시할 수 있기 때문) 에 직접 $P_0 \approx V \times I_0$ 값을 제공합니다.이 단일 측정은 전체 효율 모델을 기반으로 합니다.IEC 60034-2-1에 따르면 소형 모터에 선호되는 방법은 무부하 및 로터 잠금 테스트에서 손실을 분리하는 것입니다.