低空经济之无人机关键零部件——电机

B站影视 欧美电影 2025-06-08 14:19 2

摘要:无人机上的电机是其动力系统的核心部件,负责驱动螺旋桨旋转,产生升力和推力。电机又称为马达,能将电能转化为机械能,带动无人机完成起飞、悬停、降落和移动等动作。电机的功率和效率直接影响到无人机的性能和飞行时间。

无人机上的电机是其动力系统的核心部件,负责驱动螺旋桨旋转,产生升力和推力。电机又称为马达,能将电能转化为机械能,带动无人机完成起飞、悬停、降落和移动等动作。电机的功率和效率直接影响到无人机的性能和飞行时间。

电机分为直流(DC)电机和交流(AC)电机两种,其中直流电机分为有刷直流电机和无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDC)。无人机主要使用无刷直流电机,少数低成本或玩具级无人机可能采用有刷电机。

图 有刷直流电机(左一和左二)&无刷直流电机(右一)

有刷直流电机主要由固定不动的磁极定子、可转动的线圈转子、换向器和一对电刷(电刷主要材质为石墨,因此也被称为碳刷)组成。有刷直流电机采用机械换向,磁极定子和电刷不动,线圈转子和换向器旋转,电刷和换向器产生摩擦,使线圈按照一定的频率实现电流的换向,从而实现转子的连续旋转。

优点:结构简单、成本低、控制电路简单。缺点:效率低、寿命短(电刷易磨损),多见于微型玩具无人机。

图 有刷直流电机内部结构

无刷直流电机主要由用磁极转子、多级线圈绕组定子和霍尔效应位置传感器(非必须)组成。工作原理基于电磁感应和磁场相互作用,定子包括多个线圈,通常由绝缘导线绕制而成,并固定在电机的外壳上。转子由永久磁铁组成,通常排列成一种特定的形式。无刷电机必须通过ESC控制,将电池的直流电转换为三相交流电,根据飞控信号调节电机转速。

优点:高效率、长寿命、低发热、动力强、无需维护(无电刷磨损)。缺点:需要配套的电子调速器(ESC)控制,成本较高。

图 无刷直流电机内部结构

空心杯电机:空心杯电机是一种特殊的直流电机,采用无铁芯转子,具有高能量转化效率、快速响应速度、拖动特性和高能量密度等特点。空心杯电机能量转化效率一般超过70%(传统电机的转化效率通常在70%以下),部分产品能够达到90%以上,常用于航模无人机。

伺服电机:伺服电机是一种将直流电机、驱动器、编码器结合在一起的伺服系统,具有高集成度、高精度控制、快速响应和高效运行等优点。常用于系留无人机或无人机的云台控制系统。用于云台系统时能提供精准的控制,使无人机拍摄的画面更加稳定平滑。

>>KV值:表示电机在无负载时每伏特电压对应的转速(RPM/V)。例如,1000KV电机在10V电压下转速约为10,000 RPM。

低KV电机:适合大螺旋桨(如长航时无人机或大型机型)。高KV电机:适合小螺旋桨(如竞速无人机,高转速但扭矩较小)。

>>尺寸标号:通常以数字表示(如2205、2306),前两位代表定子直径(毫米),后两位代表定子高度(毫米)。例如,2306电机直径为23mm,高度为6mm。更大尺寸通常意味着更高扭矩和功率,但重量增加。

>>功率与效率:功率由电压、电流和KV值共同决定,需与螺旋桨负载匹配。高效率电机会延长续航时间。

无人机电机的选择需综合考虑机型、负载、续航和飞行目的。无刷电机因其可靠性成为主流,而KV值、尺寸与螺旋桨的匹配是性能优化的关键。如果是DIY或维修,建议参考厂家提供的推力测试数据(如“电机+螺旋桨”组合的推力表)以确保最佳匹配。

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长三角G60激光联盟
陈长军转载

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来自:意动

来源:江苏激光联盟

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