本文向各(gè)位无人(rén)机航(háng)模(mó)爱好者介绍下(xià)电机的种类(lèi)(有刷(shuā)电机和(hé)无刷电机)、转速调节器(qì)(简称电调)。
电(diàn)动飞机的动力,主要是指两个元(yuán)件:第(dì)一就是(shì)电(diàn)机(Motor),也称马达,第二是电调(diào)。
电(diàn)调的作用是控(kòng)制(zhì)电机转速(sù)的调速器(qì)(Speed Controller),很久(jiǔ)之前早期的调速器是(shì)使用舵机控(kòng)制可调电阻(zǔ)拨(bō)片来实现,此类称(chēng)为机械调速器,现已(yǐ)退(tuì)出历史舞台(tái),仅能在一些复刻车架包装盒或者(zhě)说明书上看到(dào)其照片。现在我(wǒ)们(men)说(shuō)调速器,都是指电子(zǐ)调速器,简称电调,英文Electronic Speed Controller,缩(suō)写ESC。
按大类来(lái)分,可分为有刷动力和无刷动力。即有刷电调搭配有刷电机,以及无(wú)刷电调搭配无刷电(diàn)机。
有(yǒu)刷电机与无(wú)刷电机
车模用的电(diàn)机,全部都是内转(zhuǎn)子电机,也就是电机外壳(ké)是固定的,靠里面圆形转子转动(dòng)。外转子的这里(lǐ)不予讨论,想要了解外转子(zǐ)与内转子的,可以自行百(bǎi)度(dù)了解。
有刷电机:早期(qī)的电机(jī),是将磁铁(tiě)固定在(zài)电机外壳或(huò)者底座(zuò),成为定子。然后(hòu)将线圈绕组,成为转子,模型车(chē)用有(yǒu)刷电机常见都是3组绕线。
有刷电机(jī)最(zuì)基本的组成部分除了定子,转子,还有(yǒu)碳(tàn)刷,有刷(shuā)电机因此(cǐ)也叫碳刷电机,或(huò)者有(yǒu)碳刷电机。碳刷通过与绕组上的铜头(tóu)接触,让电机(jī)得以转动。但是由于由于(yú)高速转动时,会带来(lái)碳刷的磨损,因此有刷(shuā)电(diàn)机需要(yào)在碳刷用完(wán)之后,更换碳刷(shuā)。而铜(tóng)头也(yě)会磨损,因(yīn)此在有碳刷时代的竞赛电(diàn)机,除了更换碳刷(shuā),还需(xū)要打磨铜头,让铜头保持光(guāng)滑。更换(huàn)碳刷后还需要磨合,让(ràng)碳刷(shuā)与铜头的(de)接触面积最大化,以实现(xiàn)最大电流(liú)来(lái)提高电机的转速/扭矩(jǔ)。
无(wú)刷电机:既然(rán)有刷(shuā)有以上的弊端,于是无刷便应运而(ér)生。
无(wú)刷是把线圈绕(rào)在定子上,然后把磁铁做成转子,转动(dòng)的是磁(cí)铁,而(ér)不是线圈(quān),因此就没有了碳刷这个消耗品。
既(jì)然线(xiàn)圈固定了,那(nà)么如(rú)何让线圈产生变化的磁(cí)场呢?这就是为什么(me)无刷(shuā)需要3根线的原因(yīn)了(le)。利用(yòng)无刷电调,给线圈组对应地供(gòng)电(diàn)以产生相应的磁场,就可以实(shí)现不(bú)停地驱动磁铁转子保持转动。
总结:无(wú)论(lùn)有刷电机(jī)还是无(wú)刷电机,基本原理都是通过线圈产(chǎn)生磁场,然后搭配永磁铁(tiě)来(lái)驱动转(zhuǎn)子转(zhuǎn)动(dòng)。有刷是(shì)把永磁铁(tiě)做成定子,线圈做成(chéng)转子。而(ér)无刷(shuā)则是(shì)把(bǎ)线(xiàn)圈做成定子,永磁铁做成(chéng)圆(yuán)形的转子(zǐ)。
电机使用小提示:玩家面向马达输出轴,马达以(yǐ)逆时针转动时,车(chē)架是前进方向,则是标准的车架设计。如(rú)果某(mǒu)些车架(jià)使用非标设计,那么就会变成马(mǎ)达逆时针(zhēn)转动(dòng)时,车子反(fǎn)而后退。当然也有可能(néng)是一(yī)些轴车玩(wán)家安装过程出错,将(jiāng)差速(sù)的左右装反了,也会(huì)出现反向的(de)错误。
有刷电调与无刷电(diàn)调(diào)
有刷(shuā)电调,说完有(yǒu)刷电(diàn)机,自然(rán)要提及到有刷电调,有刷电调就是用来控制(zhì)有刷电机转速的设(shè)备了。
有刷电(diàn)调往往只有4根线,2根是输入电源(yuán)端,接到正负极。另(lìng)外(wài)2根则是控制电机转速的输(shū)出端,接到电(diàn)机的2个电(diàn)极上。通(tōng)过改变电流/电压以及(jí)传导方向就可以实现对转速以及正反(fǎn)的控制(zhì)。
以前的顶(dǐng)级竞(jìng)赛级有刷电调是(shì)不带倒车的(de),因(yīn)此只有3根(gēn)线柱(zhù),接(jiē)到(dào)电机正极的线和电池正极是(shì)同一(yī)根线柱。
无刷电调,和有刷一样道理,无刷电机需要工作,就(jiù)必然需要一个无刷电调。
无(wú)刷电(diàn)调输入端(duān)一样是2根线,正(zhèng)负极(jí)电源。但是无(wú)刷输(shū)出则需要(yào)3根线(xiàn)。原理(lǐ)上面(miàn)我们(men)介(jiè)绍无刷电机(jī)的(de)时候(hòu)说过(guò)了,就是(shì)靠3根(gēn)线不停(tíng)地(dì)改变磁(cí)场以驱动转(zhuǎn)子转动。
说完原理(lǐ),我们就知道,无刷电机必须使用(yòng)无刷(shuā)电调才可以。而(ér)有刷(shuā)电机则需要使用(yòng)有刷(shuā)电(diàn)调(diào)才行。但(dàn)是(shì)部分无刷电调可(kě)以(yǐ)通过改(gǎi)写内置程序,让输出的3根(gēn)线(xiàn)桥搭成2根(gēn),用以驱动有刷电机(jī)。好盈科技(jì)之前就曾经推出过此类产品,不过早已停产,因(yīn)为无刷(shuā)已(yǐ)经(jīng)成为主流。
说完基本原理,下(xià)面来说一些电机的(de)基本参数及其意义。
电(diàn)机常见参数:T数,转速(sù),无刷电机KV值,尺寸,轴径,2极/4极(jí)是什么(me),有感和无感是什(shí)么?
电机(jī)T数:
T,英文Turn,线圈(quān)绕了多少(shǎo)圈的(de)意(yì)思,例如线圈绕了21圈,则称为21T。某些品牌也称(chēng)为R,Round的缩写,相同的意思,都是绕线圈数。
有刷电机因为绕(rào)线(xiàn)都(dōu)是(shì)从(cóng)铜头开始,然后也在铜头处结束,因此有刷都是整数圈,例如20T,30T等等(děng)。
无刷电机(jī)因为结构(gòu)限(xiàn)制,常见都是从输(shū)入(rù)端开始,结束于(yú)另外一侧,因此常见都是多(duō)半圈(quān),于是大多(duō)数都是4.5,8.5,21.5T这样的。也有一(yī)些结构比较(jiào)特殊的是整数圈,例如4T。这种整数圈的(de)相对(duì)很少。
不管无人(rén)机电(diàn)机有刷还是无刷,同系列相同尺寸的情况下,都是线圈是越小(xiǎo),则电机的(de)转速与扭矩越大,耗电与发热越高,能提供更强劲(jìn)的动力输出。此前我(wǒ)们都(dōu)有留意到网上不(bú)少流传,说T数(shù)高(gāo)的电机,扭力(lì)比T数(shù)低的要大(dà)。这个(gè)是完完(wán)全全(quán)的(de)误区(qū)。电机的T数类(lèi)似于真车的排量,T数越小则相当于排量越高,能提供(gòng)越大(dà)的(de)功率和扭矩。选择什(shí)么T数(shù),则是(shì)根(gēn)据需要搭(dā)配(pèi)的问(wèn)题,还(hái)要(yào)牵(qiān)涉到齿轮(lún)比的搭配。
无刷电机和有刷电机之间的T数对应关系:往往我们认(rèn)为无刷电机的T数(shù),乘以2~2.5之(zhī)间,得出(chū)的数(shù)值(zhí),这个数值T数的有刷(shuā),就与这个(gè)无刷T数的功(gōng)率与扭矩比较接近。例如一个8.5T的无刷,大约就是(shì)17~21T之间的有刷接近(jìn);再例如一个(gè)21.5T的无刷,跟一(yī)个(gè)43~55T之(zhī)间的有(yǒu)刷接近。
转速/KV值:
有刷电(diàn)机有些(xiē)会标出转速(sù),例如30000rpm @ 7.2V,意(yì)思则是7.2V时电机可以实现三万转(zhuǎn)每(měi)分钟的空载转速。
无刷(shuā)电机则常见是标KV值(zhí),无刷的KV值是无(wú)刷特有,是指电(diàn)压每(měi)增加1V,电机的转(zhuǎn)速增加多少RPM,例(lì)如3000KV意思则为(wéi)每提高1V的电压能让(ràng)电机转速增加3000RPM,因此我(wǒ)们(men)可以(yǐ)换算(suàn)得到这个电机在8.4V满(mǎn)电的锂电(diàn)下,转速是8.4*3000=25200RPM。
无刷(shuā)电机(jī)一但做好,其T数(shù)和KV值则是固(gù)定的,例如(rú)某品牌(pái)某(mǒu)型号的8.5T是4000KV,10.5T是3300KV这样。于(yú)是(shì)无刷电机在销售时有(yǒu)些会只标(biāo)T数,或者只(zhī)标KV值,并非所有型号都会标上T数和KV值(zhí),但是在规格参(cān)数中这2项(xiàng)基本都不会(huì)缺(quē)席(xí)。
标T数(shù)的,主要(yào)是3650的电机,而其他(tā)类型(xíng)的则主要标KV值(zhí)。这(zhè)个是国际惯例(lì)有关的问题。
输(shū)出轴径:
电机需(xū)要(yào)带动车子转动(dòng),要输出(chū)动力,自然是(shì)需要靠(kào)输出的那根轴来(lái)安装(zhuāng)马达齿或者传动轴(zhóu),于是这根(gēn)输出轴的尺(chǐ)寸就成了(le)必须要(yào)考虑的因素(sù)。常见轴径有:2mm,3.175mm,5mm,8mm。

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