馬達小教室:馬達常數 ( I )

2022/08/25閱讀時間約 2 分鐘
馬達常數包括了轉矩常數(Torque Constant)及反電動勢常數(Back EMF Constant)兩種。
其實這兩個名詞,都是在永磁馬達大紅之後才產生的馬達重要指標;轉矩常數用來描述電流與轉矩之間的關係,反電動勢常數則是代表電壓與轉速之間的關係。而常數的定義是指固定數值,反之則稱為變數;這就代表著只有在永磁馬達當中,此一參數為固定數值,而其它類型的馬達,則都是變數。
馬達常數關係
總綱篇中有提到,永磁馬達的磁場來自於磁鐵,因此磁力為固定值,也就是常數;其它採用電磁鐵及感應磁場的馬達,磁力都會隨著馬達運轉狀態而有變化。我們再從馬達的轉矩方程式中來確認,將電流I項獨立後,再進行比對就可知轉矩常數中,其實包括了那些項次。
轉矩常數
則從轉矩常數(Kt)方程式中可知,其包括了磁場(B)、馬達積厚(L)、馬達轉子外徑(D)、馬達繞線匝數(N)、以及電場與磁場間的角度(δ);而這些參數,都是馬達生產後就確認固定的數值,不會有變化。如馬達積厚及轉子外徑,這種外觀尺寸的數值,不可能在馬達運轉的過程當中產生變化;繞線匝數也是,生產時繞了100圈,在絕緣正常,沒短路的情況下,圈數不可能產生變化;磁場的部份也因永磁馬達直接使用磁鐵,一但挑選完成,就成為了固定值。而這些固定數值的參數相乘之後,仍然會是固定數值,因此被統稱為轉矩常數。
由上述可知,其實無論是轉矩常數或是反電動勢常數,其實一但馬達組裝完成之後,就已經決定它們的數值。這兩個馬達常數值,完完全全的對應了馬達生產結果,因此這兩個常數值,除了可以依照馬達設計時的數據計算出來外,還可以直接量測獲得。
當有一顆實品馬達,想要獲得反電動勢常數(Kv)時,只需要記錄輸入電壓以及馬達轉速,將兩者相除,就可以得到反電動勢常數。另外也可以利用外部裝置,帶動馬達旋轉,維持固定轉速時,量測馬達所產生的發電動勢電壓值,也可以得到相同的數據。
而轉矩常數的獲得法,也只要量測馬達輸入電流及輸出轉矩,將其相除後,就可以得到此顆馬達的轉矩常數。
此外,會在某些教材當中寫到,馬達轉矩常數等於反電勢常數,其主要意思是指它們都是來自於相同馬達材料及結構下的結果。但在使用上,因其單位不同,數值是會有差異的,要注意這點;若直接把反電勢常數的數值挪去轉矩常數使用,會完全對不起來。
馬達常數
重點整理:
馬達常數僅用於永磁馬達當中。
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