固定翼无人机技术-航空电机动力系统

航空电机动力系统

航空电机动力系统15.1

航空电机动力系统组成无刷电动机动力系统组成空心杯有刷电动机动力系统组成无刷电动机动力系统组成

无刷电动机动力系统主要由电池、无刷电动机、电子调速器（ESC，简称电调，如图所示）、平衡充电器和传动系统组成。无刷电动机动力系统组成电池无刷电动机电调平衡充电器传动系统

能量装置，为电动机提供电能，常用能量密度大、重量轻、耐电流数值较高的锂聚合物电池。

能量转换装置，将电能转化为机械能，属于外转子电动机，无电刷

控制电动机的转速。其输入端的信号线与飞控板链接，两条输入线与电池连接，输出端三条线与电动机的三条输入线连接

专用电池必须采用平衡充电器充电

电动机与螺旋桨（旋翼）之间的齿轮传动系统。空心杯有刷电动机动力系统组成01电池02空心杯有刷电动机03MOS管04平衡充电器专用电池采用平衡充电器充电。为空心杯有刷电动机提供电能，常用锂聚合物电池无铁芯、有电刷的空心杯电动机用作驱动电路15.2

有刷电动机

有刷电动机结构组成有刷电动机工作原理定子

直流电机运行时静止不动的部分称为定子。定子的主要作用是产生磁场和机械支撑，由主磁极、换向磁极、机座、电刷装置等组成。定子组成01主磁极02换向极03机座04电刷装置电刷装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁芯和励磁绕组两部分组成换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，由换向极铁芯和换向极绕组组成。电机定子的外壳称为机座。为保证机座具有足够的机械强度和良好的导磁性能，一般为铸钢件或由钢板焊接而成。转子组成01电枢铁芯02电枢绕组03换向器04转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工而成。电枢铁芯是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。一般电枢铁芯采用由0.5mm厚的硅钢片冲制而成的冲片叠压而成电枢绕组的作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件。它是由许多线圈（以下称元件）按一定规律连接而成。换向器是由许多换向片组成的圆柱体，换向片之间用云母片绝缘。直流发电机基本原理

直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。有刷电机的主要缺点1.摩擦大，损耗大2.发热大，寿命短3.效率低，输出功率小4.噪声大，干扰大15.3

无刷电动机无刷电机工作原理有刷与无刷电动机特点对比无刷电机工作原理

直流无刷电动机是一种不使用机械结构换向电刷，而直接用电子换向器的新型电动机，属于三相永磁同步电动机的范畴（如图）。有刷与无刷电动机在结构上的区别

结构上，有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机。名称定子转子换向电刷直流有刷电动机永磁磁铁绕组有直流无刷电动机绕组永磁磁铁无直流无刷电动机型号

无刷电机产品的型号一般以KV值为准。例如图中型号为2212/920KV，其中22代表电机的外转子直径22mm，12代表转子的高度为12mm，920KV代表电压每增加1V则电机的实际转速增加920r/min。有刷与无刷电动机特点对比有刷电机结构简单、开发时间久、技术成熟直流有刷电机响应速度快，起动扭矩大直流有刷电机运行平稳，起、制动效果好直流有刷电机控制精度高直流有刷电机使用成本低，维修方便噪音低，运转顺畅寿命长，低维护成本无电刷、低干扰在适用范围方面的不同15.4

空心杯电动机结构特点空心杯电动机有刷与无刷区别特性与应用空心杯电动机-结构特点

空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯（如图），无刷空心杯电机定子无铁芯。绕组采用三角形接法。空心杯电动机有刷与无刷区别空心杯电动机有刷与无刷区别有刷用物理碳刷和换向器的配合来完成换向，无刷电机没有这种物理结构，线圈导线直接连接到控制器

无刷电动机多了个霍尔有刷是线圈，换向器和连接板在外壳和永磁体中间旋转，他们共同组成转子。无刷的线圈是固定的，磁铁在中间旋转，同时也是转子123空心杯特性与应用01节能特性02控制特性03拖动特性04电磁干扰少采用高品质的电刷、换向器结构，换向火花小，可以省去附加的抗干扰装置能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（普通铁芯电动机一般在20～70%）启动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够容易