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電機(jī)知識(shí) /

無(wú)人機(jī)知識(shí) 有刷無(wú)刷動(dòng)力電調(diào)與馬達(dá)知識(shí)

文章出處:x-teamrc.cn? ?人氣:? ?發(fā)表時(shí)間:2018-11-12 18:27

電動(dòng)飛機(jī)的動(dòng)力,主要是指2個(gè)元件: 
     第一就是電機(jī)(Motor),也稱馬達(dá)。

  第二就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器(Speed Controller),很久之前早期的調(diào)速器是使用舵機(jī)控制可調(diào)電阻撥片來(lái)實(shí)現(xiàn),此類稱為機(jī)械調(diào)速器,現(xiàn)已退出歷史舞臺(tái),僅能在一些復(fù)刻車架包裝盒或者說(shuō)明書(shū)上看到其照片?,F(xiàn)在我們說(shuō)調(diào)速器,都是指電子調(diào)速器,簡(jiǎn)稱電調(diào),英文Electronic Speed Controller,縮寫(xiě)ESC
  按大類來(lái)分,可分為有刷動(dòng)力和無(wú)刷動(dòng)力。即有刷電調(diào)搭配有刷電機(jī),以及無(wú)刷電調(diào)搭配無(wú)刷電機(jī)。
  有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)
  車模用的電機(jī),全部都是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī),也就是電機(jī)外殼是固定的,靠里面圓形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。外轉(zhuǎn)子的這里不予討論,想要了解外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的,可以自行百度了解。
  有刷電機(jī):早期的電機(jī),是將磁鐵固定在電機(jī)外殼或者底座,成為定子。然后將線圈繞組,成為轉(zhuǎn)子,模型車用有刷電機(jī)常見(jiàn)都是3組繞線,下圖就是典型的有刷電機(jī)構(gòu)造。
  
 


  通過(guò)圖片可見(jiàn)有刷電機(jī)最基本的組成部分除了定子,轉(zhuǎn)子,還有碳刷,有刷電機(jī)因此也叫碳刷電機(jī),或者有碳刷電機(jī)。碳刷通過(guò)與繞組上的銅頭接觸,讓電機(jī)得以轉(zhuǎn)動(dòng)。但是由于由于高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),會(huì)帶來(lái)碳刷的磨損,因此有刷電機(jī)需要在碳刷用完之后,更換碳刷。而銅頭也會(huì)磨損,因此在有碳刷時(shí)代的競(jìng)賽電機(jī),除了更換碳刷,還需要打磨銅頭,讓銅頭保持光滑。更換碳刷后還需要磨合,讓碳刷與銅頭的接觸面積最大化,以實(shí)現(xiàn)最大電流來(lái)提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速/扭矩。
  無(wú)刷電機(jī):既然有刷有以上的弊端,于是無(wú)刷便應(yīng)運(yùn)而生。
  無(wú)刷是把線圈繞在定子上,然后把磁鐵做成轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)動(dòng)的是磁鐵,而不是線圈,因此就沒(méi)有了碳刷這個(gè)消耗品。
  既然線圈固定了,那么如何讓線圈產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)呢?這就是為什么無(wú)刷需要3根線的原因了。利用無(wú)刷電調(diào),給線圈組對(duì)應(yīng)地供電以產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng),就可以實(shí)現(xiàn)不停地驅(qū)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)子保持轉(zhuǎn)動(dòng)。
  下圖就是無(wú)刷電機(jī)的最基本原理,動(dòng)畫(huà)圖十分簡(jiǎn)單易懂,就是我們現(xiàn)在主流的2極電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理。
  總結(jié):無(wú)論有刷電機(jī)還是無(wú)數(shù)電機(jī),基本原理都是通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),然后搭配永磁鐵來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。有刷是把永磁鐵做成定子,線圈做成轉(zhuǎn)子。而無(wú)刷則是把線圈做成定子,永磁鐵做成圓形的轉(zhuǎn)子。
  

 

電機(jī)使用小提示:玩家面向馬達(dá)輸出軸,馬達(dá)以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),車架是前進(jìn)方向,則是標(biāo)準(zhǔn)的車架設(shè)計(jì)。如果某些車架使用非標(biāo)設(shè)計(jì),那么就會(huì)變成馬達(dá)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),車子反而后退。當(dāng)然也有可能是一些軸車玩家安裝過(guò)程出錯(cuò),將差速的左右裝反了,也會(huì)出現(xiàn)反向的錯(cuò)誤。
  有刷電調(diào)與無(wú)刷電調(diào)
  有刷電調(diào),說(shuō)完有刷電機(jī),自然要提及到有刷電調(diào),有刷電調(diào)就是用來(lái)控制有刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)備了。
  有刷電調(diào)往往只有4根線,2根是輸入電源端,接到正負(fù)極。另外2根則是控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的輸出端,接到電機(jī)的2個(gè)電極上。通過(guò)改變電流/電壓以及傳導(dǎo)方向就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速以及正反的控制。
  下圖是x-team60A防水型有刷電調(diào)
  
 

  以前的頂級(jí)競(jìng)賽級(jí)有刷電調(diào)是不帶倒車的,因此只有3根線柱,接到電機(jī)正極的線和電池正極是同一根線柱。
  無(wú)刷電調(diào),和有刷一樣道理,無(wú)刷電機(jī)需要工作,就必然需要一個(gè)無(wú)刷電調(diào)。
  無(wú)刷電調(diào)輸入端一樣是2根線,正負(fù)極電源。但是無(wú)刷輸出則需要3根線。原理上面我們介紹無(wú)刷電機(jī)的時(shí)候說(shuō)過(guò)了,就是靠3根線不停地改變磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
  下圖是目前x-team頂級(jí)V3.1版120A電調(diào)
  
 


  說(shuō)完原理,我們就知道,無(wú)刷電機(jī)必須使用無(wú)刷電調(diào)才可以。而有刷電機(jī)則需要使用有刷電調(diào)才行。但是部分無(wú)刷電調(diào)可以通過(guò)改寫(xiě)內(nèi)置程序,讓輸出的3根線橋搭成2根,用以驅(qū)動(dòng)有刷電機(jī)。x-team無(wú)刷電機(jī)之前就曾經(jīng)推出過(guò)此類產(chǎn)品,不過(guò)早已停產(chǎn)因?yàn)闊o(wú)刷已經(jīng)成為主流。
  說(shuō)完基本原理,下面來(lái)說(shuō)一些電機(jī)的基本參數(shù)及其意義
  電機(jī)常見(jiàn)參數(shù):T數(shù),轉(zhuǎn)速,無(wú)刷電機(jī)KV值,尺寸,軸徑,2極/4極是什么,有感和無(wú)感是什么?
  電機(jī)T數(shù):
  T,英文Turn,線圈繞了多少圈的意思,例如線圈繞了21圈,則稱為21T。某些品牌也稱為R,Round的縮寫(xiě),相同的意思,都是繞線圈數(shù)。
  有刷電機(jī)因?yàn)槔@線都是從銅頭開(kāi)始,然后也在銅頭處結(jié)束,因此有刷都是整數(shù)圈,例如20T,30T等等。
  無(wú)刷電機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制,常見(jiàn)都是從輸入端開(kāi)始,結(jié)束于另外一側(cè),因此常見(jiàn)都是多半圈,于是大多數(shù)都是4.5,8.5,21.5T這樣的。也有一些結(jié)構(gòu)比較特殊的是整數(shù)圈,例如4T。這種整數(shù)圈的相對(duì)很少。
  不管有刷還是無(wú)刷,同系列相同尺寸的情況下,都是線圈是越小,則電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扭矩越大,耗電與發(fā)熱越高,能提供更強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出。此前我們都有留意到網(wǎng)上不少流傳,說(shuō)T數(shù)高的電機(jī),扭力比T數(shù)低的要大。這個(gè)是完完全全的誤區(qū)。電機(jī)的T數(shù)類似于真車的排量,T數(shù)越小則相當(dāng)于排量越高,能提供越大的功率和扭矩。選擇什么T數(shù),則是根據(jù)需要搭配的問(wèn)題,還要牽涉到齒輪比的搭配。
  無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)之間的T數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系:往往我們認(rèn)為無(wú)刷電機(jī)的T數(shù),乘以2~2.5之間,得出的數(shù)值,這個(gè)數(shù)值T數(shù)的有刷,就與這個(gè)無(wú)刷T數(shù)的功率與扭矩比較接近。例如一個(gè)8.5T的無(wú)刷,,大約就是17~21T之間的有刷接近;再例如一個(gè)21.5T的無(wú)刷,跟一個(gè)43~55T之間的有刷接近。
  轉(zhuǎn)速/KV值:
  有刷電機(jī)有些會(huì)標(biāo)出轉(zhuǎn)速,例如30000rpm @ 7.2V,意思則是7.2V時(shí)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)三萬(wàn)轉(zhuǎn)每分鐘的空載轉(zhuǎn)速。
  無(wú)刷電機(jī)則常見(jiàn)是標(biāo)KV值,無(wú)刷的KV值是無(wú)刷特有,是指電壓每增加1V,電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加多少RPM,例如3000KV意思則為每提高1V的電壓能讓電機(jī)轉(zhuǎn)速增加3000RPM,因此我們可以換算得到這個(gè)電機(jī)在8.4V滿電的鋰電下,轉(zhuǎn)速是8.4*3000=25200RPM
  無(wú)刷電機(jī)一但做好,其T數(shù)和KV值則是固定的,例如某品牌某型號(hào)的8.5T是4000KV,10.5T是3300KV這樣。于是無(wú)刷電機(jī)在銷售時(shí)有些會(huì)只標(biāo)T數(shù),或者只標(biāo)KV值,并非所有型號(hào)都會(huì)標(biāo)上T數(shù)和KV值,但是在規(guī)格參數(shù)中這2項(xiàng)基本都不會(huì)缺席。
  標(biāo)T數(shù)的,主要是3650的電機(jī),而其他類型的則主要標(biāo)KV值。這個(gè)是國(guó)際慣例有關(guān)的問(wèn)題。
  輸出軸徑:
  電機(jī)需要帶動(dòng)車子轉(zhuǎn)動(dòng),要輸出動(dòng)力,自然是需要靠輸出的那根軸來(lái)安裝馬達(dá)齒或者傳動(dòng)軸,于是這根輸出軸的尺寸就成了必須要考慮的因素。
  常見(jiàn)軸徑有:2mm,3.175mm,5mm,8mm