微型無(wú)人機(jī)的電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用分析

目前大型、小型、輕型無(wú)人機(jī)廣泛采用的動(dòng)力裝置為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。而出于成本和使用方便的考慮，微型無(wú)人機(jī)中普遍使用的是電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，電動(dòng)系統(tǒng)主要由動(dòng)力電機(jī)、動(dòng)力電源、調(diào)速系統(tǒng)三部分組成。而我們今天講的主要就是動(dòng)力電機(jī)、動(dòng)力電源和調(diào)速系統(tǒng)三部分。

4108外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)

接下來(lái)我們先來(lái)講一下動(dòng)力電機(jī)的相關(guān)內(nèi)容。在微型無(wú)人機(jī)當(dāng)中使用的動(dòng)力電機(jī)可以分為兩類：有刷電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。其中有刷電動(dòng)機(jī)由于效率較低，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已逐漸不再使用。有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)在外觀上的主要區(qū)別就是：有刷電機(jī)是里面的電刷在轉(zhuǎn)動(dòng)被稱為轉(zhuǎn)子，外面不轉(zhuǎn)的永磁體被稱為定子，無(wú)刷電機(jī)是里面的電刷不轉(zhuǎn)被稱為定子，外面的永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)被稱為轉(zhuǎn)子。當(dāng)然還有一個(gè)最主要的區(qū)別就是無(wú)刷電機(jī)需要用交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)所以外面需要接上一個(gè)電子調(diào)速器而有刷電機(jī)直流電就可以將其驅(qū)動(dòng)。

下面講一下無(wú)刷電機(jī)型號(hào)的含義：電動(dòng)機(jī)的型號(hào)主要以尺寸為依據(jù)。比如，有刷370電機(jī)，是指它不包括軸的長(zhǎng)度是37mm;無(wú)刷外轉(zhuǎn)子2208電機(jī)是指它定子線圈的直徑是22mm，不包括軸電子線圈的高度是8mm。當(dāng)然有一些型號(hào)是說(shuō)它相當(dāng)于某級(jí)別的，還有一些是廠家自己命名的。電動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)很多，與無(wú)人機(jī)動(dòng)力特性最相關(guān)的兩個(gè)是轉(zhuǎn)速和功率。轉(zhuǎn)速一般用kV來(lái)表示，所謂kV是指每伏特（V）能達(dá)到的空載每分鐘轉(zhuǎn)速。比如，使用kV1000的電機(jī)，11. 1V電池，電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是1000x11. 1=11100.即每分鐘11100轉(zhuǎn)。即每增加1V電機(jī)空載轉(zhuǎn)速增加1000轉(zhuǎn)。

鋰聚合物電池

動(dòng)力電源主要為電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供電能。通常采用化學(xué)電池來(lái)作為電動(dòng)無(wú)人機(jī)的動(dòng)力電源，主要包括：鎳氫電池，鎳鉻電池，鋰聚合物，鋰離子動(dòng)力電池。其中前兩種電池因重量重，能量密度低，現(xiàn)已基本被鋰聚合物動(dòng)力電池所取代。鋰聚合物的電池的標(biāo)稱電壓是3.7V，滿電電壓是4.2V，儲(chǔ)存電壓是3.8V，放電后的保護(hù)電壓為3.6V。電池的放電能力是以倍率（C）來(lái)表示的，它的意思是說(shuō)按照電池的標(biāo)稱容量最大可達(dá)到多大的放電電流。例如，一個(gè)1000mAh、10C 的電池，最大放電電流可達(dá)1000x10= 10000毫安，即10安培（A）。一般這種電池都是由好幾塊電芯串聯(lián)到一起的，例如，3S鋰電池，就是由三塊電芯串聯(lián)到一起得到的。一般這種電池的放電倍率可以做到很大，而充電倍率一般不超過(guò)5C。

電子調(diào)速器

下面講一下電子調(diào)速器。動(dòng)力電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)稱為電調(diào)，全稱為電子調(diào)速器，英文為Electronic SpedCotoller，簡(jiǎn)稱ESC 。針對(duì)動(dòng)力電機(jī)不同，可分為有刷電調(diào)和無(wú)刷電調(diào)。它根據(jù)控制信號(hào)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于它們?cè)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/9407/" target="_blank">多旋翼無(wú)人機(jī)中的連接，一般情況如下：

（1）電調(diào)的輸入線與電池連接;

（2）電調(diào)的輸出線（有刷兩根、無(wú)刷三根）與電機(jī)連接;

（3）電調(diào)的信號(hào)線與遙控器接收機(jī)連接。

另外，電調(diào)一般有電源輸出功能（BEC），即在信號(hào)線的正負(fù)極之間有5V左右的電壓輸出，通過(guò)信號(hào)線為接收機(jī)及舵機(jī)供電。一般電調(diào)都具有以下幾個(gè)功能：

1、整流，將電源的直流電變?yōu)榻涣麟?/p>

2、穩(wěn)壓，在信號(hào)線的正負(fù)極之間有5V左右的穩(wěn)定電壓輸出

3、調(diào)速，通過(guò)改變電流來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速

4、檢測(cè)，檢測(cè)電機(jī)是否完好以及是否有遙控器信號(hào)

5、換向，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向

9450螺旋槳

最后再給大家介紹一下多旋翼的螺旋槳，螺旋槳是無(wú)人機(jī)產(chǎn)生升力的主要部件。在上面那幅圖片中有一對(duì)大疆精靈4的螺旋槳，它的型號(hào)是9450.94：螺旋槳的直徑，單位是英寸（in），一英寸等于2.54厘米，螺旋槳直徑9.4英寸50：螺旋槳的螺距，單位同樣是英寸。螺距：螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周上升或前進(jìn)的理論距離。螺距是5.0英寸（in）

關(guān)于正反槳：

正槳：俯視逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CCW）

反槳：俯視順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（CW）

這是螺旋槳型號(hào)的具體分辨的方法，一般每一種電機(jī)都有它適配的螺旋槳，對(duì)于一種電機(jī)來(lái)說(shuō)螺旋槳過(guò)大或過(guò)小都不太好，多軸飛行器的操縱主要就是依靠改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使每個(gè)螺旋槳產(chǎn)生不同的升力來(lái)進(jìn)行操縱。

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