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多轴无人机动力系统简析

2016-5-28 14:16| 发布者: cfso5068| 查看: 3096| 评论: 0

摘要:   多轴的动力系统,细细的说是由电机,动力线路,电调,电机,桨组成。

  

  多轴的动力系统,细细的说是由电机,动力线路,电调,电机,桨组成。 电池,早前大家都在做DIY设备的时候很多人在因为搭配什么样的动力而苦恼,折腾好大一圈,用过很多机器之后才猛然发现,小电机带小桨,载重小,决定了电池小,结果续航时间一般比较短,大电机带大桨,可以大载重,电池大了续航长了些。仔细数一数,精灵一,精灵fc40,精灵二,精灵v,精灵v+,精灵3a/p,精灵3s。 动力,很多人都以为只是说电机,那就从电机开始说,首先,都是无刷电机,相比有刷电机,有使用寿命长,转速易控制,噪音小,扭矩大等特点,一般多轴呢都是选用外转子无刷电机,简单来说线圈的固定在底座上的,由底座靠两个滚珠轴承来固定一根光棒轴承,轴承下部由卡簧固定,上部固定在外转子上,外转子上一般是粘有永磁体,并且n/s极相间隔安装,为此,我特地“解剖”一台双天7015(2系电机太小了,拆开就变形了),一般电机的标注为abcd,对于动力电机,ab是指内转子(线圈)的直径,cd指的是内转子高度,对于云台电机,一般是外转子的尺寸。

  

  电机外转子动平衡和轴承的选材决定了电机大部分的表面性能,如果这两个部分出现问题,电机高速转动会有明显的异响或者震颤,极容易被察觉。 另外就是一个“有内涵”的的属性,电机线圈部分,电机的线圈选材“有铜芯的”也有“铝芯的”因为都是漆包线,基本单纯看外观是没有差异的,线芯的选材影响电机的内阻,使用寿命,散热,所以非常重要。 此外线圈的匝数,绕线的股数都直接影响电机的输出功率。 另外电机有个比较重要的参数即为kv值,kv值的影响因素有很多,如磁钢的选料,铁芯的材质,线圈的匝数,在前面两者固定的情况下,通常匝数越多kv值越小,反之一定范围内,匝数越少kv值越大,另外就是线圈绕线的股数,决定了电流的通过量,在电压恒定的条件下,电流越大输出功率自然也会越大,但不是成决对正比。

  

  另外一个概念,也就是权衡电机匝数与股数的一个问题,电机的槽满率,也有人称作满槽率,一般控制在70%-80%之间最佳,太高一般缠不进去,太低会因为震动而松动,影响绝缘,使用寿命变短,另外槽内大量空气,极其影响散热(空气导热性远比铜差),如何看电机槽满率的高低,最直观的看法就是看线圈有没有绕满电机槽,但是也不能被表象所迷惑,因为我们之前很多电机是细线多股绕线,我们的线圈都是漆包线,相比来说有很大一部分体积是没有用的漆皮或者绝缘胶,影响散热的同时,效率一般也不高,于是后来市面上开始流行粗线绕线法,相比细线来说提高了实际的槽满率,粗线定型能力强,不容易松动,延长了使用寿命,另外选用粗线,效率也得到了提升。

  

  12n16p的电机驱动示意图(左边是电调的原理图),12n意思是指线圈的槽数,16p是指外转子磁钢数,外转子无刷电机中,p值是一定是大于n值的。好吧,切入正题,直流电电流从+极通入电调从-极流出,t1时刻,电流从l2流入无刷电机的线圈,通过右手螺旋定则,判断出边缘部分为n极,此时电流从l3线圈流出,流经l3线圈,此时产生的边缘磁极是s极,电机顺时针方向旋转,而此时l1是没有任何电流的,若要改变转向,如图所示,只需要任意交换连接三根线其中的两根线就可以。

  三角形接法,状态一:A相电源正向流入,C相电流反向流出,电机线圈内部电流流动方向如图所示;状态二:B相电源正向流入,C相电流反向流出,电机线圈内部电流流动方向如图所示;状态三:B相电源正向流入,A相电流反向流出,电机线圈内部电流流动方向如图所示;状态四:C相电源正向流入,A相电流反向流出,电机线圈内部电流流动方向如图所示,这样通电下去,无刷电机的定子线圈就会产生一个旋转的磁场。

  

  星型接法,状态一:电流从A相正向流入,C相电流反向流出;状态二:电流从B相正向流入,A相电流反向流出 状态三:电流从B相正向流入,A相电流反向流出。可以看出,驱动电源输出三根线中的电流每段时间只有两组线圈通电(数值相等、方向相反),一组是不通电的,通常所说的“两两通电”就是这种状态。


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