无刷电机拆开来其实很简单,一个转子、一个定子、两个轴承、3根线。但就是这么个东西,组合出无数种性格,同样标称功率的两颗电机,飞起来可以完全是两种感觉。
先看定子。定子是那一圈带槽的硅钢片叠压成的铁芯,铜线绕在槽里。规格写成两个数字,前面是直径,后面是高度,单位毫米。定子越大,能容纳的铜线越多,磁路截面积越大,能输出的扭矩就越大。定子越高,磁场作用在转子上的力臂越长,同样电流下扭矩也越大。所以大定子的电机力气大、效率高,代价是重和贵。
铜线的绕法影响很大。同样体积的槽,绕的匝数多,线就细,电阻大,但每安培电流产生的磁场强,扭矩大、KV低。绕的匝数少,线粗,电阻小,能过更大电流,KV高。这就是为什么大扭矩电机和高转速电机在外观上看不出来,差别全在里面那几圈铜线上。绕组的对称性也很关键,三相电阻不一致,电机转起来就会有周期性的抖动,这种抖动传到陀螺仪上,就是滤波要额外处理的噪声。
再看转子。转子上粘着一圈永磁体,通常是钕铁硼,磁能积高,能在很小的体积里提供强磁场。磁钢的等级有区别,等级高的磁场强,同样电流下扭矩更大,但也更贵更脆。磁钢是用胶粘在转子内壁上的,高速旋转时离心力很大,温度升高胶又会软化,所以电机长时间过热之后,磁钢有脱胶飞出来的风险,一旦有一块飞了,整个转子就报废了。
磁钢的数量和极对数决定了电机的电气特性。极对数多,低速扭矩好,转速波动小,但高频下损耗增加。极对数少,高转速性能好,但低速时可能有齿槽感。所谓齿槽效应,就是不通电的时候用手转电机,能感觉到一格一格的顿挫,那是磁钢和定子槽之间的磁阻力在起作用。齿槽感强的电机,低速平稳性差,启动时会有轻微抖动。
轴承是最容易坏的部分。两颗轴承,一颗在转子顶部,一颗在底部,支撑着整根轴高速旋转。它们的寿命取决于负载、温度和润滑。撞击是最致命的原因,机器摔一下,冲击力通过桨传到轴上,轴承里的滚珠会在滚道上压出凹坑,从此转起来就有沙沙声和周期性阻力。判断方法是把电机拿在手里空转,好的电机应该顺滑无声,转到某个位置不会卡顿,轴向和径向都不该有可感知的松动,也就是常说的
炸鸡,影响动平衡
轴承的预紧也很重要。有些电机在轴承外加了一个波形垫圈或者弹性挡圈,作用是给轴承施加一个轴向预压力,防止高速时滚珠打滑。预紧力太大,摩擦增加,发热上升;太小,轴承会有游隙,产生振动和噪音。这也是为什么不同厂家的电机即使参数相同,转动起来的手感差别也很明显。
电机的散热是个被低估的问题。铜线的电阻随温度上升,磁铁的磁场强度随温度下降,两者叠加,热电机的输出能力明显低于冷电机。更严重的是绝缘漆,漆包线外面那层薄薄的绝缘层有温度上限,长期超过就会老化变脆,匝间短路,电机冒烟。所以电机烫手不是小事,它是寿命的直接指标。改善的办法有几种,加大定子表面积、机臂上开通风孔、别用桨罩挡住气流,以及在配置上减轻负载。
电机和桨的连接方式也有讲究。早期的电机输出轴上有螺纹,用螺母压住桨。现在很多电机自带一体式的桨座,用几颗小螺丝从下方固定,接触面积大,受力均匀,不容易在剧烈机动中打滑。螺丝的长度要合适,太短吃不住,太长会顶到定子或者线圈,一通电就短路。装的时候用一点点螺纹胶,防止振动松脱,但别上太多,溢出来的胶会粘住转子。
电机的空载电流是个能自己测的指标。把电机单独接上电,不装桨,全油门几秒钟,看电流有多大。当然不要拉太久,否则会烧,同规格下越低越好。如果某一颗电机的空载电流明显高于其他三颗,那它大概率有问题,可能是轴承紧了,也可能是绕组有轻微短路。
买电机的时候,参数表上的推力和电流数据要留个心眼。那些数据通常是在理想测试台上、配特定桨、在特定电压下测出来的,实际装机后的表现会因为机架遮挡、气流干扰、电池内阻而打折扣,所以
这才是真的仅供参考了,比方便面上的更假,还是挺飞友推荐吧,
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