六相绕组比三相省电 8% 的原理是啥？---壹倍达电机小课堂

一、从“三组线圈”到“六组线圈”：结构到底改了什么？

　　传统三相无刷电机，定子槽数一般是 3 的倍数——12 槽、24 槽、36 槽，绕组空间互差 120° 电角度。

　　六相电机，则是在原有 ABC 三套绕组的基础上，再嵌三套 XYZ，彼此移相 60° 电角度。也就是说：

　　- 物理槽数：仍是 24 槽，但每槽被“劈”成两层，ABC 占上层，XYZ 占下层；

　　- 驱动端口：由 3 根相线变成 6 根相线，需要 6 组半桥；

　　- 控制芯片：仍是 FOC，只是 SVPWM 的扇区从 6 个扩展到 12 个。

　　一句话：六相并不是“多塞铜线”，而是把 360° 电周期切成更细的“台阶”，让电流波形更接近正弦。

二、省电流的第一刀：谐波铁损下降

　　三相 SVPWM 输出的是“准正弦”，但受限于 6 扇区，5 次、7 次谐波含量约 8%–10%。这些高频分量在硅钢片里反复磁化，形成涡流 + 磁滞损耗，统称“谐波铁损”。

　　六相系统每 60° 换相一次，等效开关频率翻倍，谐波被推往 11 次、13 次，幅值跌到 3% 以下。

　　公开论文《Multiphase PM Machine Loss Distribution》（IEEE TIA, 2021）实测：

　　- 4000 rpm、0.8 T 磁密下，三相铁损 18.6 W，六相 14.7 W，差值 3.9 W；

　　- 占系统总损耗比例从 23% 降到 16%，折合效率提升 ≈2.3%。

　　2.3% 看着不多，但铁损只开花不结果——纯粹发热，减掉就是纯赚。

三、省电流的第二刀：转矩脉动降低，平均电流可下调

　　三相电机的齿槽转矩脉动普遍在 6%–8%，六相因为 60° 移相，齿槽分量相互抵消，脉动掉到 2% 以下。

　　转矩稳了，飞控就不用“多给 5% 平均电流”去覆盖脉动低谷。

　　实验室把同一架 2 kg 四轴悬停，三相平均电流 7.84 A，六相 7.45 A，降幅 5%。

　　5% 电流下降 → 铜损 I²R 下降 10%（1-0.95²=0.097）。

　　再叠加上面 2.3% 的铁损红利，系统级效率提升已摸到 7% 门槛。

四、省电流的第三刀：相电流腰斩，线束损耗再降 1%

　　功率 = √3 × U × I × PF（三相）

　　六相可视为“双三相”并联，同样功率下，每相电流大约减半。

　　线损 P = 6 × (I/2)²R = 1.5 I²R，而三相是 3 I²R，理论减半；

　　实际六相线径会细一号，电阻提高 30%，最终线损仍降 40% 左右。

　　对 20 A 系统而言，0.75 mΩ 接插件 + 20 cm 线束，三相损耗约 1.8 W，六相 1.1 W，折合 0.7 W，占比 ≈1%。

　7% + 1% = 8%，正是网上流传“省电 8%”的出处。它不是营销口号，而是谐波-脉动-线损三项叠加的算术结果。

五、实测验证：把 8% 搬到功率计上看

　　测试台：同一 24 槽/28 极外转子、同一 6S 电池、同一 17 桨，只更换绕线方式与驱动板。

工况：悬停 1.5 m、无风、图传 200 mW、记录到 10% 电量迫降。

项目	三相	六相	差值
平均电流	7.80 A	7.18 A	-7.9%
悬停电压	22.7 V	22.7 V	—
输入功率	177 W	163 W	-14 W
航时	22 min 04 s	23 min 54 s	+1 min 50 s
折算百分比	—	—	+8.4%

功率计不会撒谎：14 W 功耗差，正好对应 8% 续航红利。

六、六相更省，为何还没一统天下？

　　1. 驱动成本：六颗半桥 → MOSFET 数量翻倍，板面积 +30%，BOM 成本提高 20–25 美元。

　　2. 线束复杂度：6 根相线 + 中点抽头，对 5 英寸小穿越机来说，布线是灾难。

　　3. 故障冗余：六相缺相仍可降额运行，但需要更复杂的容错算法，飞控移植工作量大。

　　所以六相目前集中在“成本不敏感、续航敏感”的场景：长航测绘、系留值守、氢燃料大型机。竞速小机仍以三相为主。

七、快速判断：我有没有必要上六相？

　　画一条决策线：

　　- 起飞重量＞3 kg，航时＞25 min，对 6–8% 续航敏感 → 六相值得

　　- 起飞重量＜1 kg，暴力穿梭，摔机比耗电更花钱 → 三相足够

　　一句话：六相的 8% 是“钱+重量+复杂度”换来的，白捡不存在的。算清自己的边际收益，再决定是否让电流“兵分六路”。

八、结论打包带走

　　1. 六相省电 8% ≠ 玄学，是谐波铁损↓ + 转矩脉动↓ + 线损↓ 的算术结果

　　2. 谐波从 5、7 次移到 11、13 次，铁损降 2-3%

　　3. 转矩脉动 8%→2%，悬停电流可下调 5%，铜损再降 10%

　　4. 相电流腰斩，线束损耗再省 1%，累计 7–8%

　　5. 驱动成本、布线、算法复杂度同步上涨，只适合续航敏感型平台

把这段算术写在纸上，下次再看到“六相省电 8%”的标题，你就能准确说出：省的不是“魔法”，而是把电流拆得更细、把损耗磨得更平。要不要为了这 8% 多掏三颗半桥的钱，决定权在你。

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