馬達小教室：KV值 ( I )

雖然在之前的電壓篇中，就有講解了KV值的基本定義。但原本有些困惑的地方，剛好最近與老師討論時，有了突破，就來分享一下。

基本上會被討論到，就是這參數的不合理處。KV值代表每一伏特的電壓(V)對應多少轉速(RPM)，就是電壓與轉速的關係。在正統的馬達電氣方程式中，確實存在一個電壓與角速度間的關係常數，一般稱為反電動勢常數ke，與這KV值相當類似，雖然描述的速度單位不同，但確實可以類比。但兩者的使用情境卻是剛剛好顛倒，KV值是輸入電壓，得到轉速；反電動勢則藉由轉速來獲得電壓。

而KV值對應到的數學式如下所示，其中N為轉速(RPM)，KV為一常數值，V為輸入電壓(V)。因此使用者很好預判這顆馬達的工作轉速，使用者只要控制電池的電壓值，就可以輕鬆的達到調速的效果。但對於馬達領域來看，這是不合理的情況，它少了對負載的描述。這樣會產生了阿基米德的槓桿說結果，"假如給我一個支點，我就能把地球挪動！"，對應到此方程式則為，給我無窮的電壓，我就能轉到無窮快。這種非常不合理的狀況，讓筆者對於這個值很難接受。

要完整的描述馬達實際作動，可以參考下圖為馬達系統控制方塊圖，它描述了馬達內部能量轉換的順序故事。一開始我們輸入電壓V，經過了電感L及電阻R作用後，生成了電流i，在通過馬達內部電磁力作用的轉矩常數kt後，產生了轉矩T，又經過了慣量J及黏滯係數Bv的影響後，轉換為角速度ω輸出，且這角速度會反潰，透過反電動勢常數ke，生成一反電動勢來抵消輸入電壓。

透過馬達系統控制方塊圖可以得到一個清楚的順序脈絡，角速度ω其實是轉矩T扣除了損耗Bv及負載J後，剩餘的能量才會以角速度的方式呈現。雖然在前後兩端，我們可以看到電壓V及角速度ω的存在，代表它們之間有數學公式可以表達，但肯定不會單純到如同KV值這樣簡單。目前大多習慣用兩組數學方程式來完整的描述馬達系統，分別為馬達電氣方程式及馬達機械方程式。

經由馬達電氣方程式的比較，可以看出KV值是對應反電動勢方程式，才能如此簡化。但就如同前述的，在用法概念上，兩者剛剛好顛倒。基本上，我們確實會使用反電動勢常數，來對馬達的無載轉速作評估；但在馬達使用時的負載轉速的調整，就不會依照反電動勢常數作計算。

因此KV要等於ke的使用，只有在一種情況，也就是無載時，才能對等。而搖控玩具類的使用，對於大規格的馬達來說，幾乎可視為是無載。才導致搖控玩具類的領域中，直接採用KV值作為馬達規格的標準，而非如同一般的馬達使用，需要思考負載後的影響。

重點整理：
無載的應用情境，確實是未曾經歷過的領域，難怪腦筋會打結。

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