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電機(jī)知識 /

什么樣的電機(jī)更合適無人機(jī)？

文章出處：x-teamrc.cn? ?人氣：? ?發(fā)表時(shí)間：2021-08-05 11:55

現(xiàn)在各種類型的無人機(jī)、機(jī)器人應(yīng)用日益廣泛，無刷電機(jī)體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速快這些特點(diǎn)可以說是非常適合無人機(jī)，本文我們將介紹一下為什么，無刷電機(jī)更適用于無人機(jī)。
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第一：為什么選擇無刷電機(jī)？
 
 
 
 
可靠性
大疆的無人機(jī)基本都選擇了無刷電機(jī)。有刷電機(jī)，90%以上的故障都是出在碳刷上，這是由其設(shè)計(jì)本身所決定的，進(jìn)灰、生銹、震動(dòng)等情況，都可能導(dǎo)致接觸不良，，進(jìn)而引發(fā)問題。
 
壽命長
有刷電機(jī)的碳刷會磨損，需要定期更新，對于民用產(chǎn)品業(yè)說，這顯然是不符合實(shí)際的；無刷電機(jī)則完全沒有這方面的顧慮，幾乎就是免維護(hù)的。
 
高效
這里的高效是指能量的轉(zhuǎn)化率，無刷電機(jī)沒有接觸電阻，也沒有碳刷這樣的發(fā)熱元件，電能的利用率高，可以高達(dá)90%；而有刷電機(jī)只能達(dá)到75%，因此無刷電機(jī)的運(yùn)行時(shí)長上會有明顯優(yōu)勢
 
散熱
有刷電機(jī)由于有很大一部分電能轉(zhuǎn)換成了熱能，因而必須做相應(yīng)的散熱設(shè)計(jì)。這樣就會影響到產(chǎn)品的體積，增加產(chǎn)品的重量，無論是對無人機(jī)或是機(jī)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(jī)的控制精度高。但我們要?jiǎng)討B(tài)的，辯證的看待事物。隨著霍爾傳感器的普及，與無刷電機(jī)完美搭配，精度問題已經(jīng)解決。
 
 
 
第二：無刷電機(jī)是如何測速的？
 
 
 
 
1、霍爾效應(yīng)原理測速法
無刷電機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)軸上的磁鋼旋轉(zhuǎn)，從而改變磁場大小，通過霍爾電路將磁場變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號，經(jīng)放大整形，輸出矩形脈沖信號。當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時(shí)，輸出脈沖的頻率會發(fā)生變化。從而得到直流減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)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(tǒng)。當(dāng)無刷電機(jī)通過傳動(dòng)部分帶動(dòng)?xùn)鸥駡A盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jī)兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器配合，一個(gè)計(jì)數(shù)一個(gè)定時(shí)。計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)m,經(jīng)過單位換算，就可以算得該電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。
 
 
 
第三：電機(jī)與電調(diào)的連接
 
 
 
 
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)電阻撥片來實(shí)現(xiàn)，此類稱為機(jī)械調(diào)速器，現(xiàn)已退出歷史舞臺，僅能在一些復(fù)刻車架包裝盒或者說明書上看到其照片?，F(xiàn)在我們說調(diào)速器，都是指電子調(diào)速器，簡稱電調(diào)、ESC（Electronic Speed Controller）。按大類來分，電機(jī)可分為有刷動(dòng)力和無刷動(dòng)力。即有刷電調(diào)搭配有刷電機(jī)，以及無刷電調(diào)搭配無刷電機(jī)。
 
有刷電調(diào)配合有刷電機(jī)使用。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。通過改變電流/電壓以及傳導(dǎo)方向就可以實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速以及正反的控制。
 
無刷電調(diào)，和有刷一樣道理，無刷電機(jī)需要工作，就必然需要一個(gè)無刷電調(diào)。如下圖，電機(jī)和電調(diào)之間是由兩束線連接的。紅、黃、黑三色這束線，是電源線，電調(diào)將交變的電能傳送到電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；黑色的這一組扁線是信號線，將由霍爾傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速信號，傳遞給電調(diào)。