随着多轴无人机的普及,越来越多的人开始对这样一种新鲜事物产生兴趣,然而消费级无人机时代的到来,彻底打开了我们这些从小有着飞行梦却无从实现的人的购买欲望,从此便开始了对无人机的各种探索。
一台最简单的多轴由飞控,机架,电池,电调,电机,桨组成,还有些遥控器什么的烂七八糟的。飞控,采用了高精度的飞行控制器进行精确的姿态运算与控制,将控制信号直接发送到电调,通过电调转换为三相交流电,从而直接驱动无刷电机,电机与螺旋桨是直接驱动的关系,没有任何间接传动与机械联动。好吧,我们今天就重点说说多轴的动力系统,在讲解之前我还是啰嗦一下。
相比直升机,多轴最明显的特点就是结构简单了,省去十字盘复杂的结构,降低了故障率,节省了大量的调试时间,降低了调试伤人的风险。相比固定翼,最简单的对比就是四轴可以垂直起降并实现定点定高悬停(固定翼吊机的大神请收下我的膝盖),操作难度降低了,从而让很多有“飞天梦”的同志们成功入坑了。背景音乐“就这样被你征服~~~~”
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。
电池嘛,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,这时候就想着光傻飞也没什么用啊,结果就开始选配云台,为了航拍,然而问题又出现了,一挂云台,似乎之前追求的续航又短了。这时候,担负着拯救苍生的一体机“精灵一”横空出世了,当时我就震精了,我擦,居然给我啥都装好了,到手上电即飞(不过当时我没买)。紧接着一代一代的精灵就这么跟大家见面了,确实无论从工业设计,还是动力系统的选配,还是操作体检,都是划时代的。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这时候似乎又有一阵背景音乐“在山的那边海的那边有一群小精灵~~~”
动力,很多人都以为只是说电机,那我就从电机开始说,首先,我们都是无刷电机,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),以便大家看清结构,趁着加载图片,我啰嗦两句电机常识,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。也有不良商家乱来的,不点名批评了,自己找个坑好好反省。
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。楼主手拙,也缠了一直电机(略丑,勿喷)。
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