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無人機,什么樣的電機更合適?

時間:2021-08-31 17:22:43 來源:未知 點擊:

現在各種類型的無人機、機器人應用日益廣泛,無刷電機體積小、重量輕、轉速快這些特點可以說是非常適合無人機,本文我們將介紹一下為什么,無刷電機更適用于無人機。
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第一:為什么選擇無刷電機?
 
 
 
 
可靠性
大疆的無人機基本都選擇了無刷電機。有刷電機,90%以上的故障都是出在碳刷上,這是由其設計本身所決定的,進灰、生銹、震動等情況,都可能導致接觸不良,進而引發問題。
 
壽命長
有刷電機的碳刷會磨損,需要定期更新,對于民用產品業說,這顯然是不符合實際的;無刷電機則完全沒有這方面的顧慮,幾乎就是免維護的。
 
高效
這里的高效是指能量的轉化率,無刷電機沒有接觸電阻,也沒有碳刷這樣的發熱元件,電能的利用率高,可以高達90%;而有刷電機只能達到75%,因此無刷電機的運行時長上會有明顯優勢
 
散熱
有刷電機由于有很大一部分電能轉換成了熱能,因而必須做相應的散熱設計。這樣就會影響到產品的體積,增加產品的重量,無論是對無人機或是機器人來說,都是不可行的。
 
控制精度
按一般的概念來說,有刷直流電機的控制精度高。但我們要動態的,辯證的看待事物。隨著霍爾傳感器的普及,與無刷電機完美搭配,精度問題已經解決。
 
 
 
第二:無刷電機是如何測速的?
 
 
 
 
1、霍爾效應原理測速法
無刷電機轉軸帶動軸上的磁鋼旋轉,從而改變磁場大小,通過霍爾電路將磁場變化轉換為脈沖信號,經放大整形,輸出矩形脈沖信號。當轉速改變時,輸出脈沖的頻率會發生變化。從而得到直流減速電機旋轉的速度。
 
2、光電測速法
使用柵格圓盤和光電門組成測速系統。當無刷電機通過傳動部分帶動柵格圓盤旋轉時,測速光電門獲得一系列脈沖信號。這些脈沖信號通過單片機兩個定時/計數器配合,一個計數一個定時。計算出單位時間內的脈沖數m,經過單位換算,就可以算得該電機旋轉的速度。
 
 
 
第三:電機與電調的連接
 
 
 
 
控制電機轉速的調速器(Speed Controller),很久之前早期的調速器是使用舵機控制可調電阻撥片來實現,此類稱為機械調速器,現已退出歷史舞臺,僅能在一些復刻車架包裝盒或者說明書上看到其照片?,F在我們說調速器,都是指電子調速器,簡稱電調、ESC(Electronic Speed Controller)。按大類來分,電機可分為有刷動力和無刷動力。即有刷電調搭配有刷電機,以及無刷電調搭配無刷電機。
 
有刷電調配合有刷電機使用。有刷電調往往只有4根線,2根是輸入電源端,接到正負極。另外2根則是控制電機轉速的輸出端,接到電機的2個電極上。通過改變電流/電壓以及傳導方向就可以實現對轉速以及正反的控制。
 
無刷電調,和有刷一樣道理,無刷電機需要工作,就必然需要一個無刷電調。如下圖,電機和電調之間是由兩束線連接的。紅、黃、黑三色這束線,是電源線,電調將交變的電能傳送到電機,驅動電機旋轉;黑色的這一組扁線是信號線,將由霍爾傳感器檢測到的轉速信號,傳遞給電調。
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