5.1.1 常见参数

5.1.1 常见参数

电机常见参数包括T数、转速、无刷电机KV值、型号、输出轴径、最大电流和最大功率、槽极结构。

1. T数

T是Turn的缩写,意思是线圈绕了多少圈,如线圈绕了21圈,则称为21 T。某些品牌使用R,R是Round的缩写,意思也是绕线圈数。

有刷电机因为绕线都是从铜头开始、在铜头处结束的,因此,有刷都是整数圈,如20 T、30 T等。

无刷电机因为结构限制,常见都是从输入端开始,结束于另外一侧,因此,常见都是多半圈,于是大多数都是4.5 T、8.5 T、21.5 T。也有一些结构比较特殊的是整数圈,如4 T,这种整数圈的相对很少。

无论是有刷电机还是无刷电机,同系列相同尺寸的情况下,都是线圈数越少,流过电机的电流越大,则电机的扭矩也越大,耗电与发热越高,越能提供更强劲的动力输出。选择什么T数,则是根据需要进行搭配,还要牵涉到齿轮比的搭配。

无刷电机和有刷电机之间的T数对应关系:一般我们认为,无刷电机的T数乘以2~2.5的某个数得出的数值,就是这个数值T数的有刷,与这个无刷T数的功率与扭矩比较接近。比如,一个8.5 T的无刷电机,就是与17~21 T的有刷电机接近;再比如,一个21.5 T的无刷电机与一个43~55 T的有刷电机接近。

2.转速

有刷电机有些会标出转速,如30 000 RPM @ 7.2 V,意思则是7.2 V时电机可以实现30 000 r/min的空载转速。

3.无刷电机的KV值

无刷电机的KV值是指电压每增加1 V,电机的转速增加多少RPM,如3 000 KV意思为每提高1 V的电压,可以让电机转速增加3 000 RPM。因此,可以换算得到这个电机在8.4 V满电的锂电下,转速是8.4×3 000=25 200(RPM)。

无刷电机一旦做好,其T数和KV值则是固定的,如某品牌某型号的8.5 T是4 000 KV,10.5 T是3 300 KV。于是,无刷电机在销售时有些会只标T数,或者只标KV值,并非所有型号都会标上T数和KV值,但是在规格参数中基本都会有这两项。标T数的,主要是3650的电机,其他类型的则主要标KV值,这是国际惯例。

KV值小,适合带慢速大桨;KV值大,适合带快速小桨。

4.型号

无刷电机常规的型号有2212、2217、2208等。前两个数字是指电机定子外径,后两个数字是指电机定子高度,如图5-1所示。

图5-1 无刷电机的尺寸

5.输出轴径

电机需要带动桨叶转动,要输出动力,自然是需要靠输出的那根轴来带动桨叶转动,于是,这根输出轴的尺寸就成了必须考虑的因素。常见的轴径有2 mm、3.175 mm、5 mm、8 mm。

6.最大电流和最大功率

最大电流:电机能够承受并安全工作的最大电流。

最大功率:电机能够承受并安全工作的最大功率。

每个电机都有自己的力量上限,最大功率就是这个上限,如果工作情况超过了这个最大功率,就会导致电机高温烧毁。当然,这个最大功率也是在指定的工作电压情况下得出的,如果是在更高的工作电压下,最大功率也将提高。这是因为导体的发热与电流的平方成正比关系。在更高的电压下,如果是同样的功率,电流将下降,导致发热减少,使得最大功率增加。

这也解释了为什么在专业的航拍飞行器上,大量使用22.2 V甚至30 V电池来驱动多轴飞行器,高压下的无刷电机,电流小、发热小、效率更高。

7.槽极结构(N:槽数,P:极数)(图5-2)

模型常见的内转子无刷电机结构有3N2P(有感电机常用)、12N4P(大部分内转子电机)。

模型常见的外转子无刷电机结构有9N6P、9N12P、12N8P、12N10P、12N14P、18N16P、24N20P。

模型用内转子无刷电机极数不高的原因:目前内转子电机多用于减速,所以要求的转速都比较高。电子转速=实际转速×电机极对数,电子控制器支持的最高电子转速往往都是一个定数,如果电机极对数太高,支持的最高电机转速就会下降,所以目前的内转子电机极数都在4以内。

图5-2 无刷电机的槽极结构

12N4P内转子电机属于整数槽电机,大量应用于模型内转子电机,电机使用单层绕组分布绕线。

模型用外转子无刷电机都是分数槽电机,其结构特点和性能如下:

(1)N必须是3的倍数,P必须是偶数(磁钢必须是成对的,因此必须是偶数)。

(2)P数越小,最高转速越高,如12N10P的最高转速肯定高于12N16P;反之亦然。

(3)N比P大,则相对转速更高,如9N6P最高转速肯定高于9N12P;反之亦然。

(4)同样的N,P越大,扭力越强。12N16P扭力>12N14P扭力>12N10P扭力。

(5)N和P之间不能整除,如12N6P的结构是错误的。

外转子槽极结构电机应用领域:9N6P减速使用于400~500级别的直升机模型及小型涵道飞机;9N12P直驱使用于小型固定翼无人机或其他模型;12N8P减速使用于500~700直升机模型或直驱使用于中大型涵道;12N10P减速使用于600~800直升机模型;12N14P直驱使用于大部分固定翼无人机和船模;高于12槽结构的无刷电机多见于多轴飞行器。