四軸飛行器的“動力系統”：三相無刷電機的簡介

在整個四軸飛行器（或其他多軸飛行器）中還有一套“動力系統”。這套“動力系統”由電調、電機和槳片組成。本節，你將會了解到如何按照自己的需要選擇一套四軸飛行器的“動力系統”。

制作無人機的基礎是無刷電機。要讓整個無人機懸停在空中，電機和螺旋槳的組合是必備的。要想讓無人機的飛行時間盡可能長，需要在電機、螺旋槳和整個結構重量之間找到平衡點。如同所有電動機一樣，無刷電機包含軸承、線圈、磁體（小型電機用釹磁鐵、大型電機用電磁鐵），以及由軸承連接的定子和端蓋，如圖所示。

圖中左邊的部分包括線圈芯、線圈和滾珠軸承，右邊的部分包括永磁體和置于軸承中的轉軸。

無刷電機的重要特點是KV值、重量、空載電流、可承載的最大電流和最大電壓。

有刷電機通過電刷和換相器這種結構設計獲得固定方向的磁場作用力而轉動起來。無刷電機沒有電刷和換相器，它是如何獲得固定方向的磁場作用力的呢？簡單而言，依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心旋轉的磁場，這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動，電機就轉起來了。

下圖描述了三相無刷電機典型的工作循環過程。要使電機轉動，需要利用電子調速器讓三相直流電交替出現。每個相位都會隨時間依次改變開關狀態。

三項交流無刷電機工作循環過程

為什么無人機多數都是用無刷電機呢？這種電機相比于有刷電機摩擦更小、損耗更低。相比于有刷電機，無刷電機發熱量小、壽命長、噪音低、運轉舒暢、維護成本也更低。

無刷電機最重要的一個參數是KV值，這個數值是無刷電機獨有的一個性能參數，是判斷無刷電機性能特點的一個重要數據。

1. 無刷電機KV值定義為轉速/伏特，意思為輸入電壓增加1伏特，無刷電機空轉轉速增加的轉速值（轉/分鐘）

2. 從這個定義來看，我們能知道，無刷電機電壓的輸入與電機空轉轉速是遵循嚴格的線性比例關系的。

例如：某無刷電機KV值為1000KV，意思是此電機在1V電壓下，每分鐘轉速為1000轉。則在10V電壓下，此電機轉速為：10V1000KV=10000轉/分，當然這些都是在電機空載的時候。

3. 電機上的四位數字，前兩位代表電機定子的直徑，單位是毫米。后兩位代表電機定子的高度，高度同樣是毫米。

例如：2212.代表這個電機定子的直徑是22毫米，定子高度是12毫米。

4. 有些電機上還會帶有一個一個參數比如：12T、8T.這個T代表的是電機繞線圈數，也叫匝數。

5. 同一個電機，繞線匝數多的，KV值低，最高輸出電流小，但扭力大，電機形狀扁粗。

6. 同一個電機，繞線匝數少的，KV值高，最高輸出電流大，但扭力小，電機形狀細高。

無人機電機上的這些參數可以讓我們對這個電機的性能以及用途一目了然。責任編輯：gt