本(běn)文向(xiàng)各位无人机航模爱好者(zhě)介绍下电机(jī)的种类(lèi)(有(yǒu)刷电机和(hé)无刷电机)、转速调节器(简称电调)。
电动飞机的动力,主要是(shì)指两个元件:第一就是电机(Motor),也称马达,第二(èr)是电调。
电调的作用(yòng)是控制(zhì)电机转速的调速器(qì)(Speed Controller),很(hěn)久之前早期(qī)的调速(sù)器是使用舵(duò)机控(kòng)制可调电阻拨片来实现,此类称为机械调速器,现已退出历史舞台(tái),仅能(néng)在一些复刻车架包装(zhuāng)盒(hé)或者说明书上看(kàn)到其照片。现在我们说调速器,都是指电子调速器(qì),简称电调,英文(wén)Electronic Speed Controller,缩写ESC。
按大类来分,可分为有刷动力(lì)和(hé)无刷动力。即有刷电调搭配有刷电机(jī),以及无刷电调搭配(pèi)无(wú)刷电机。
有刷电机与无(wú)刷电机
车模用的电机,全部都(dōu)是内转(zhuǎn)子电机,也就是电机外壳是固(gù)定的,靠里面圆(yuán)形转(zhuǎn)子转动。外转子(zǐ)的(de)这里不予讨论,想(xiǎng)要了解外转子与内转子的,可以自(zì)行百度了解。
有刷(shuā)电机:早期的电机,是将(jiāng)磁铁固定(dìng)在电机外壳或(huò)者底座(zuò),成为定子(zǐ)。然后将(jiāng)线(xiàn)圈绕组,成为转子,模型(xíng)车用有刷电机常见都(dōu)是(shì)3组(zǔ)绕线。
有刷电机最基本的(de)组成部分除了定(dìng)子,转子,还有碳刷,有刷电机因此(cǐ)也叫碳刷电机(jī),或者有(yǒu)碳刷电机。碳(tàn)刷通(tōng)过与绕(rào)组上的铜头(tóu)接触,让电机得(dé)以转动。但是由于由(yóu)于高(gāo)速转动时(shí),会(huì)带来碳刷(shuā)的磨损(sǔn),因此有刷电机需要(yào)在(zài)碳刷用完之后,更(gèng)换(huàn)碳(tàn)刷。而铜(tóng)头也会(huì)磨损,因(yīn)此(cǐ)在有碳(tàn)刷(shuā)时(shí)代的(de)竞赛电机,除了(le)更换碳刷(shuā),还需要打磨铜头,让铜头保持光滑。更换碳刷后(hòu)还需(xū)要磨合,让碳刷与铜头的接触面积最大化(huà),以(yǐ)实现最大电流来提高电(diàn)机的转速(sù)/扭矩(jǔ)。
无刷(shuā)电机:既然有刷(shuā)有以上的弊端,于是无刷(shuā)便应(yīng)运而生。
无(wú)刷(shuā)是把线圈绕(rào)在定子上(shàng),然后把磁铁做成转(zhuǎn)子,转(zhuǎn)动的是磁铁,而不是线圈,因此就(jiù)没有了碳刷这个消耗品。
既然线圈固定(dìng)了(le),那(nà)么如何让(ràng)线(xiàn)圈(quān)产(chǎn)生变化的磁(cí)场呢(ne)?这(zhè)就是为什么无刷需要3根线的原因(yīn)了。利用无刷电调,给线圈组(zǔ)对应地供电以产生(shēng)相应的磁场,就可以实现不(bú)停(tíng)地驱动磁(cí)铁转子保(bǎo)持转动。
总结:无论有刷电机(jī)还是无刷电机,基本原理(lǐ)都是通(tōng)过(guò)线圈产生(shēng)磁场,然后搭配永磁(cí)铁来驱动转子(zǐ)转动。有(yǒu)刷是把永磁铁做成定子,线圈做(zuò)成转子。而无(wú)刷则是把线(xiàn)圈(quān)做成定(dìng)子,永磁铁做成圆形(xíng)的(de)转子。
电机使(shǐ)用小(xiǎo)提示:玩家面向马(mǎ)达输出轴,马达以逆时(shí)针转动时(shí),车架是前进方向(xiàng),则是标准的(de)车架设计(jì)。如果某些车架(jià)使用非标设计,那么就会变成(chéng)马达逆时针(zhēn)转(zhuǎn)动时,车子反而后退。当然也有可能是(shì)一些轴车玩家安装(zhuāng)过程出错,将(jiāng)差速(sù)的左右装反了,也会(huì)出现反向(xiàng)的错误。
有刷电调与(yǔ)无刷电(diàn)调
有刷电调,说完有刷电机(jī),自然要(yào)提及到有(yǒu)刷电调,有(yǒu)刷电调就是用来控制有刷电机转(zhuǎn)速的设(shè)备了。
有刷电调往往只有4根(gēn)线,2根是输入电源端,接到(dào)正负极。另外2根(gēn)则是控制电机转速的输出端,接到电机(jī)的2个电极上。通过改变电流/电压(yā)以及传导方向就可以实现(xiàn)对转速以及正反的(de)控制。
以前的顶级竞赛级有(yǒu)刷电调是不带倒车的,因此只有3根线柱,接(jiē)到(dào)电机正极的线和电池正极(jí)是同一(yī)根线柱。
无(wú)刷电调,和有刷一样道理,无刷电机需要工作,就必(bì)然需要一个无刷电调。
无刷电调输入端一(yī)样是2根线,正负极电源。但是无刷输出则(zé)需要(yào)3根线。原理上面我们介绍无刷电机的时(shí)候说过了,就是靠3根(gēn)线不停地改变磁场以驱动转子(zǐ)转动。
说完原(yuán)理(lǐ),我们就知道(dào),无刷电机必须使用无刷电调才(cái)可(kě)以(yǐ)。而有刷电机则需(xū)要使用有(yǒu)刷电调才行。但是部分无刷电调可以通过改写内置程序(xù),让输出的3根(gēn)线桥搭成2根,用以驱(qū)动有刷电(diàn)机。好盈科技之前(qián)就曾经推出过此类产品,不过早(zǎo)已停产,因为无刷已经成为(wéi)主(zhǔ)流。
说完(wán)基本原理,下(xià)面(miàn)来说一些电机的(de)基本参数及其意义。
电机常见参数:T数,转速,无刷电(diàn)机KV值,尺寸,轴径,2极/4极是什么,有(yǒu)感(gǎn)和无感是什么?
电机T数(shù):
T,英文(wén)Turn,线圈(quān)绕(rào)了多少圈的意思(sī),例如线圈(quān)绕了21圈(quān),则(zé)称为21T。某(mǒu)些品牌也称为R,Round的缩写,相同的意思,都是绕线圈数。
有刷电机因(yīn)为(wéi)绕线都(dōu)是从(cóng)铜头(tóu)开始,然后(hòu)也在铜头处结(jié)束,因此有(yǒu)刷都是整数圈,例如20T,30T等等。
无刷电机因(yīn)为结构(gòu)限制,常见都(dōu)是从(cóng)输入(rù)端(duān)开始,结束于另外一侧,因此常见都是(shì)多半(bàn)圈,于(yú)是大多数都是4.5,8.5,21.5T这样的。也有一些结构比(bǐ)较(jiào)特殊的是整(zhěng)数(shù)圈,例如4T。这种整数圈的相对(duì)很少。
不管无人(rén)机电机有刷还(hái)是无刷,同系列相同尺寸的(de)情况下,都是(shì)线圈是越小,则电机的转(zhuǎn)速与扭矩越大,耗电与发热越高,能提供(gòng)更强劲的动力输出。此前我们都有(yǒu)留意(yì)到网(wǎng)上不少流(liú)传(chuán),说T数(shù)高的电机,扭力比T数(shù)低(dī)的(de)要大。这个是完完(wán)全全的误(wù)区。电机的T数类(lèi)似于真车的(de)排量,T数越小则相当于排量越高,能(néng)提(tí)供(gòng)越大的(de)功(gōng)率和扭(niǔ)矩。选择(zé)什么T数,则是根据需要搭配的问题(tí),还要牵涉到齿轮比(bǐ)的搭配。
无刷电机(jī)和有(yǒu)刷电(diàn)机(jī)之间(jiān)的(de)T数对应关系:往往我们认(rèn)为无刷电机的T数,乘以2~2.5之间,得出的数(shù)值,这个数值T数的有刷,就与这个无刷T数的功率与扭(niǔ)矩比较接近(jìn)。例如一个8.5T的无刷,大(dà)约就是17~21T之间的有(yǒu)刷接近;再例如一个21.5T的无刷,跟(gēn)一个43~55T之(zhī)间的有刷接近。
转(zhuǎn)速/KV值:
有(yǒu)刷电机有些(xiē)会标出转速,例如30000rpm @ 7.2V,意思(sī)则是7.2V时电机可以实现三万转每(měi)分钟(zhōng)的空(kōng)载转(zhuǎn)速。
无刷电机(jī)则常见是标KV值,无刷(shuā)的KV值是无刷(shuā)特(tè)有,是指电(diàn)压每(měi)增(zēng)加1V,电机的转速(sù)增加多少RPM,例如3000KV意思则(zé)为每提高1V的电压能让电机转速增加3000RPM,因此(cǐ)我们可以换算得到这(zhè)个电机在8.4V满(mǎn)电的锂电下(xià),转(zhuǎn)速是8.4*3000=25200RPM。
无(wú)刷(shuā)电(diàn)机一但做好,其T数和KV值则是固定(dìng)的,例(lì)如某品(pǐn)牌某型号(hào)的(de)8.5T是4000KV,10.5T是3300KV这样。于(yú)是无刷电机在销售时有些会只标T数,或者只(zhī)标(biāo)KV值,并非(fēi)所有型号都会标上T数和KV值,但是在规格参数中这(zhè)2项基本都不会缺席。
标T数的,主要是3650的电机,而其(qí)他类型的则(zé)主要标(biāo)KV值。这(zhè)个是国际惯例(lì)有关的问(wèn)题。
输出轴径:
电机需要带动车(chē)子(zǐ)转动,要输出动力(lì),自然是(shì)需要靠(kào)输出的那(nà)根轴来安装马达(dá)齿或者传动(dòng)轴,于(yú)是(shì)这根输出轴的(de)尺(chǐ)寸就成了必(bì)须(xū)要考虑的因素(sù)。常见(jiàn)轴径有:2mm,3.175mm,5mm,8mm。

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