本文向各位无人机航模爱好者(zhě)介绍下电机(jī)的种类(有刷电机和无刷电机)、转速调节器(qì)(简称电(diàn)调)。
电(diàn)动(dòng)飞机的动力,主要是指两个元件:第一就是电机(jī)(Motor),也(yě)称(chēng)马达,第(dì)二是(shì)电调。
电调的作用是控制电机转速的调速器(Speed Controller),很(hěn)久之前早期的调速器是使用舵机控制可调电阻拨片来实现,此(cǐ)类称为机械调速(sù)器(qì),现(xiàn)已退(tuì)出历史舞台,仅能在一些复刻(kè)车(chē)架包装盒或者说明书上看到其照(zhào)片(piàn)。现在我们(men)说调(diào)速器,都是指(zhǐ)电(diàn)子调速器,简称电调,英(yīng)文Electronic Speed Controller,缩(suō)写ESC。
按大类来分,可分为有刷(shuā)动力和无刷动力。即有刷电调搭配有刷电机,以及无刷电调搭配无刷(shuā)电机。
有刷(shuā)电机与无(wú)刷电机
车模(mó)用的电(diàn)机(jī),全(quán)部都是内(nèi)转(zhuǎn)子电(diàn)机,也就是电(diàn)机外壳是固定的(de),靠里面圆形(xíng)转子转动。外转子的这里不予讨论,想要了解(jiě)外转子与内转子的,可以自行百度了解(jiě)。
有刷电机:早期的电机(jī),是将(jiāng)磁铁固定在电机(jī)外壳或者底座,成为(wéi)定子。然后将(jiāng)线圈绕组,成为转子,模型车用有(yǒu)刷(shuā)电机常见都是3组绕线。
有刷电机最基本的(de)组成部分除了定子,转子,还有碳刷,有(yǒu)刷电机因此(cǐ)也叫碳刷电机,或者(zhě)有(yǒu)碳刷电机(jī)。碳刷通过(guò)与绕组(zǔ)上的铜头接触,让电机得以转动。但是由于由(yóu)于高速(sù)转动时,会(huì)带来碳刷的磨损,因此(cǐ)有刷电机需要在碳(tàn)刷用完之后,更换碳刷(shuā)。而铜(tóng)头(tóu)也(yě)会(huì)磨(mó)损,因(yīn)此在有碳刷时代的竞赛电机,除了更换碳(tàn)刷(shuā),还需要打(dǎ)磨铜头,让铜头保持光滑。更(gèng)换碳刷(shuā)后还需要磨合,让碳刷与铜头(tóu)的(de)接触面积最(zuì)大化,以实(shí)现最(zuì)大电流(liú)来提高电(diàn)机的转速/扭矩。
无刷电机(jī):既然有刷有以上的弊端,于是无刷便(biàn)应运而(ér)生。
无刷是把线圈绕(rào)在定子上,然后把(bǎ)磁铁做(zuò)成转子(zǐ),转动(dòng)的是磁铁,而不是(shì)线圈,因(yīn)此就没有(yǒu)了碳刷(shuā)这个消(xiāo)耗品。
既然(rán)线(xiàn)圈(quān)固定了,那么(me)如(rú)何(hé)让线圈(quān)产生变化的磁场呢?这就是为什么无刷需要3根线的原因(yīn)了(le)。利(lì)用无刷电调,给线圈组对应地供(gòng)电以产生相应的磁场,就可(kě)以实(shí)现不停地驱(qū)动磁铁转子保持(chí)转(zhuǎn)动。
总结:无论有刷电机还是无刷电机,基本原理都是通过线圈(quān)产生(shēng)磁场,然(rán)后搭(dā)配永磁铁来驱动(dòng)转子转动(dòng)。有(yǒu)刷是把永磁(cí)铁做成定(dìng)子,线圈做成(chéng)转子。而无刷则(zé)是把线圈做(zuò)成定子,永磁铁做成圆(yuán)形的转(zhuǎn)子。
电(diàn)机使用小提示:玩家面向马达输出(chū)轴,马达以逆(nì)时针(zhēn)转(zhuǎn)动时,车架(jià)是前进方向(xiàng),则是标准的(de)车架设计。如果某些车架使用非标设计,那么就会变成马达逆时针转动时,车子(zǐ)反而后退。当(dāng)然也有可能是一(yī)些(xiē)轴车玩家安装过程(chéng)出错,将差速的左右装反了(le),也会出现(xiàn)反向(xiàng)的错误(wù)。
有刷电(diàn)调与无刷电调
有刷电调,说完有刷电机(jī),自然要提及(jí)到(dào)有刷电调,有刷电调就是用来控制有(yǒu)刷(shuā)电(diàn)机转速(sù)的设备了(le)。
有刷(shuā)电调往(wǎng)往只(zhī)有4根线,2根是输入电源端,接到正负极。另外2根(gēn)则(zé)是控制(zhì)电(diàn)机转速(sù)的输出(chū)端,接到电机的2个(gè)电极上(shàng)。通过改变电流/电压以(yǐ)及传导方向就可以实现对转速以及正反的控(kòng)制。
以前的顶级竞赛(sài)级(jí)有刷电调是不带倒车的(de),因(yīn)此只有3根线柱,接到电机(jī)正(zhèng)极的线和电池正极(jí)是同一根线柱(zhù)。
无刷(shuā)电(diàn)调,和有刷(shuā)一样道理,无刷电机需要工作,就(jiù)必然需要一(yī)个无(wú)刷电调(diào)。
无刷(shuā)电调输入端一样是2根(gēn)线,正负极电源。但(dàn)是无(wú)刷(shuā)输(shū)出则需要(yào)3根线。原理上面我们介绍无刷电(diàn)机的时候说过了,就是靠3根线不停地改变磁场以驱动转子转动。
说完原(yuán)理,我们就(jiù)知道,无刷电机必(bì)须使(shǐ)用(yòng)无刷电调才(cái)可(kě)以。而有刷电机则需要使(shǐ)用有(yǒu)刷电调才行。但是部分无刷电调可以通过改写内(nèi)置程序,让输出的3根线(xiàn)桥搭成(chéng)2根,用以驱动有刷电机。好盈科技之前就曾经推出过(guò)此类产品,不过(guò)早已停(tíng)产,因(yīn)为无刷已经成为主(zhǔ)流。
说完基本原(yuán)理,下面(miàn)来说一些(xiē)电机的(de)基本参数及其意义。
电机常见参数:T数,转速,无刷电机KV值(zhí),尺寸,轴径,2极/4极是什么,有感和无感是什么(me)?
电机T数:
T,英文(wén)Turn,线圈绕(rào)了(le)多少圈的意思,例如(rú)线圈(quān)绕了21圈,则称为21T。某些(xiē)品(pǐn)牌(pái)也(yě)称(chēng)为R,Round的缩(suō)写(xiě),相同的意思,都是绕线圈数。
有(yǒu)刷电机(jī)因为(wéi)绕(rào)线都是从铜头开始,然后也在铜(tóng)头处结(jié)束(shù),因此有刷都是整数圈,例如20T,30T等等。
无(wú)刷(shuā)电机因为结构(gòu)限制,常(cháng)见都是从(cóng)输入端开始,结束于另外一侧(cè),因此常见都是多(duō)半圈,于是大多数都是4.5,8.5,21.5T这样的。也(yě)有(yǒu)一些(xiē)结构比较特(tè)殊的(de)是整数圈,例如(rú)4T。这种整数圈的(de)相对很少。
不管无人机电(diàn)机有刷(shuā)还是(shì)无刷,同系列(liè)相同(tóng)尺寸的情况下,都是线(xiàn)圈是(shì)越小,则电机的转速与扭矩越大,耗电与发热越高,能提供更强劲的动力输出。此前我们都有(yǒu)留意到(dào)网上不(bú)少流传,说T数高的电机,扭力比T数低的要大。这(zhè)个(gè)是完(wán)完全全的(de)误区。电机的T数类似于真车(chē)的(de)排量,T数越小(xiǎo)则相当于排量(liàng)越高,能提供越(yuè)大的功率(lǜ)和扭(niǔ)矩。选择什(shí)么T数,则(zé)是根据需要搭配的问题,还要牵涉到齿轮比的搭配。
无刷电机和有刷电机之(zhī)间的T数对应关系:往往(wǎng)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数的功率与扭矩比较(jiào)接近(jìn)。例如一个8.5T的(de)无刷,大约(yuē)就是17~21T之间的有刷接近;再例如(rú)一个21.5T的无刷,跟一个43~55T之间的有刷接近。
转速/KV值:
有(yǒu)刷电机有些(xiē)会标出转速,例如30000rpm @ 7.2V,意思(sī)则(zé)是7.2V时电机可以实现三万转每分钟的空载转速。
无刷电机则(zé)常见是标KV值,无(wú)刷的(de)KV值(zhí)是无刷特有,是指电(diàn)压每增(zēng)加1V,电机(jī)的转速增加多少RPM,例如3000KV意思(sī)则为每提高1V的电压(yā)能让电机(jī)转速增加3000RPM,因此我们可以换算得到这个(gè)电(diàn)机在(zài)8.4V满电的锂电下,转速是(shì)8.4*3000=25200RPM。
无刷电(diàn)机(jī)一但做好,其T数(shù)和KV值则(zé)是固定的,例如(rú)某品牌某型号的8.5T是4000KV,10.5T是3300KV这样。于是(shì)无刷电机(jī)在销售时有些会只标T数,或者只(zhī)标(biāo)KV值(zhí),并非所有型号都会标(biāo)上T数和KV值,但是在规格参(cān)数中这2项基本都不会缺席。
标T数的,主要是3650的电机,而(ér)其他(tā)类型的则主要标KV值。这(zhè)个(gè)是国(guó)际惯例(lì)有关的问题。
输出轴径:
电机需要带(dài)动(dòng)车子(zǐ)转动(dòng),要输出动力(lì),自然是需(xū)要靠输出的那根轴来安装(zhuāng)马(mǎ)达齿或者传动轴,于是这根(gēn)输出轴的尺寸(cùn)就(jiù)成了必须(xū)要考虑的因(yīn)素。常见轴径有:2mm,3.175mm,5mm,8mm。

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