航模无刷电机原理
来源：深圳市鑫海文科技有限公司|发布时间：2019-12-24 21:21
航模直流无刷电机在实际应用中需求很大，而且目前在市场上的航模电机来说也大多都是采用的无刷电机。无刷直流电机运转效率、低速转矩、转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点，在航模这种高敏调速转向上运用广泛。
目前航模的动力配置基本采用的“无刷电机”加电调组合方案，我们大多称此类电机为“无刷电机”，也有人称之为BLDCM，结合资料以及相关工作经验，在此对该类电机进行不成熟的描述。
首先，称之为直流无刷电机是有一定的问题的，资料显示适应方波驱动的BLDCM的反电动势是类似于梯形波，梯形波的反电动势不是偶然形成的，而是人为控制，主要采用整距集中绕组，永磁体形状为瓦片形，多径向充磁等方式。该类电机适用于方波控制，也就是常用的航模电调的控制方式。
四轴航模，又称四旋翼航模、四旋翼直升机，简称四轴、四旋翼。这四轴航模(Quadrotor)是一种多旋翼航模。四轴航模的四个螺旋桨都是电机直连的简单机构，十字形的布局允许航模通过改变电机转速获得旋转机身的力，从而调整自身姿态。
为了保持航模的稳定飞行和质量减轻，四轴航模上装4个无刷电机进行动力传输，保证动力稳定，无刷直流电机运转效率、低速转矩、转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点，在四轴航模这种高敏调速转向航模上运用广泛。
电调的输入是直流，通常由锂电池来供电。输出是三相交流，可以直接驱动电机。另外航模无刷电子调速器还有三根信号输入线，输入PWM信号，用于控制电机的转速。对于航模，尤其是四轴航模，由于其特殊性，需要专门的航模电调。
那么为什么在四轴航模上需要专门的电调呢，其有什么特别的地方？
四轴航模有四个桨，两两相对呈十字交叉结构。在桨的转向上分正转和反转，这样可抵消单个桨叶旋转引起的自旋问题。每个桨的直径很小，四个桨转动时的离心力是分散的。不像直机的桨，只有一个能产生集中的离心力形成陀螺性质的惯性离心力，保持机身不容易很快的侧翻掉。所以通常用到的舵机控制信号更新频率很低。
四轴为了能够快速反应，以应对姿态变化引起的飘移，需要高反应速度的电调，常规PPM电调的更新速度只有50Hz左右，满足不了这种控制所需要的速度，且PPM电调MCU内置PID稳速控制，能对常规航模提供顺滑的转速变化特性，用在四轴上就不合适了，四轴需要的是快速反应的电机转速变化。用高速专用电调，IIC总线接口传送控制信号，可达到每秒几百上千次的电机转速变化，在四轴飞行时，姿态时刻能够保持稳定。即使受到外力突然冲击，依旧安然无恙。
航模直流无刷电机的使用寿命一般比较短，航模电机寿命是按小时计算的普通电机是按年计算的所以航模电机很多瞬间是工作在峰值功率上的，标注方式不同，航模标注的是最大功率，一般电机标注的是额定功率，航模电机要是一直以最大功率工作，电机寿命只能按分钟计了。
航模无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
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