航模無刷電機原理
來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發布時間：2019-12-24 21:21
航模直流無刷電機在實際應用中需求很大，而且目前在市場上的航模電機來說也大多都是采用的無刷電機。無刷直流電機運轉效率、低速轉矩、轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好，以其寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點，在航模這種高敏調速轉向上運用廣泛。
目前航模的動力配置基本采用的“無刷電機”加電調組合方案，我們大多稱此類電機為“無刷電機”，也有人稱之為BLDCM，結合資料以及相關工作經驗，在此對該類電機進行不成熟的描述。
首先，稱之為直流無刷電機是有一定的問題的，資料顯示適應方波驅動的BLDCM的反電動勢是類似于梯形波，梯形波的反電動勢不是偶然形成的，而是人為控制，主要采用整距集中繞組，永磁體形狀為瓦片形，多徑向充磁等方式。該類電機適用于方波控制，也就是常用的航模電調的控制方式。
四軸航模，又稱四旋翼航模、四旋翼直升機，簡稱四軸、四旋翼。這四軸航模(Quadrotor)是一種多旋翼航模。四軸航模的四個螺旋槳都是電機直連的簡單機構，十字形的布局允許航模通過改變電機轉速獲得旋轉機身的力，從而調整自身姿態。
為了保持航模的穩定飛行和質量減輕，四軸航模上裝4個無刷電機進行動力傳輸，保證動力穩定，無刷直流電機運轉效率、低速轉矩、轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好，以其寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點，在四軸航模這種高敏調速轉向航模上運用廣泛。
電調的輸入是直流，通常由鋰電池來供電。輸出是三相交流，可以直接驅動電機。另外航模無刷電子調速器還有三根信號輸入線，輸入PWM信號，用于控制電機的轉速。對于航模，尤其是四軸航模，由于其特殊性，需要專門的航模電調。
那么為什么在四軸航模上需要專門的電調呢，其有什么特別的地方？
四軸航模有四個槳，兩兩相對呈十字交叉結構。在槳的轉向上分正轉和反轉，這樣可抵消單個槳葉旋轉引起的自旋問題。每個槳的直徑很小，四個槳轉動時的離心力是分散的。不像直機的槳，只有一個能產生集中的離心力形成陀螺性質的慣性離心力，保持機身不容易很快的側翻掉。所以通常用到的舵機控制信號更新頻率很低。
四軸為了能夠快速反應，以應對姿態變化引起的飄移，需要高反應速度的電調，常規PPM電調的更新速度只有50Hz左右，滿足不了這種控制所需要的速度，且PPM電調MCU內置PID穩速控制，能對常規航模提供順滑的轉速變化特性，用在四軸上就不合適了，四軸需要的是快速反應的電機轉速變化。用高速專用電調，IIC總線接口傳送控制信號，可達到每秒幾百上千次的電機轉速變化，在四軸飛行時，姿態時刻能夠保持穩定。即使受到外力突然沖擊，依舊安然無恙。
航模直流無刷電機的使用壽命一般比較短，航模電機壽命是按小時計算的普通電機是按年計算的所以航模電機很多瞬間是工作在峰值功率上的，標注方式不同，航模標注的是最大功率，一般電機標注的是額定功率，航模電機要是一直以最大功率工作，電機壽命只能按分鐘計了。
航模無刷直流電動機是采用半導體開關器件來實現電子換向的，即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優點，廣泛應用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。
無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
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