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電機(jī)

電機(jī)目前有兩種類型：有刷和無(wú)刷。現(xiàn)在市場(chǎng)上多數(shù)流行用無(wú)刷。

一是因?yàn)閯?dòng)力足，

二是因?yàn)閴勖L(zhǎng)，

三是因?yàn)樾矢撸?/span>

四是因?yàn)橐膊⒉毁F。

無(wú)刷是目前的主流，所以這里重點(diǎn)講講無(wú)刷電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)有三根線。沒(méi)有像有刷那樣的一對(duì)電刷，故稱無(wú)刷。有刷電機(jī)有一對(duì)電刷，使用到一定次數(shù)，電刷就被磨損殆盡，于是得更換電刷。無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有電刷，這是它壽命遠(yuǎn)大于有刷電機(jī)的主要原因。無(wú)刷效率比有刷高，注意不是指無(wú)刷一定比有刷提供的動(dòng)力強(qiáng)勁。效率高指耗費(fèi)同樣的電力無(wú)刷比有刷能提供更大的動(dòng)力。

 

有刷轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以不用電調(diào)設(shè)備，但無(wú)刷電機(jī)要工作，就必須配有電調(diào)，關(guān)于電調(diào)，下面會(huì)講到。

 

大小尺寸：5208，前兩位數(shù)字代表的是定子線圈的直徑。后兩位是定子的高度。

 

KV值：意思是轉(zhuǎn)速/V。同等大小的電機(jī)規(guī)格下，KV值越小，扭矩越大 。

大KV配小槳，小KV配大槳

定子粗的，力氣大。

整機(jī)重量，應(yīng)該小于電機(jī)最大動(dòng)力的2/5

電調(diào)

電子調(diào)速器ESC（英文：電子，速度，控制器）習(xí)慣上稱為電調(diào)。其作用是根據(jù)飛控的控制信號(hào)，將電池的直流輸入轉(zhuǎn)變一定頻率的交流輸出，用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 

因?yàn)殡姍C(jī)的電流是很大的，一般小一點(diǎn)的多旋翼正常工作時(shí)平均都會(huì)有5到10A左右的電流，如果沒(méi)有電調(diào)，飛控是很難承受這么大的電流，而且飛控是沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能力。現(xiàn)在市面上使用的電調(diào)主要分為兩種，一種是帶BEC的一種是帶BEC的電調(diào)，簡(jiǎn)單理解為帶BEC的可以將電池的電壓變?yōu)?V給飛控供電，不帶的就沒(méi)有5V的電。 

電調(diào)上一般會(huì)標(biāo)上多少A，如20A，這個(gè)數(shù)字就是電調(diào)能夠承受的最大的瞬時(shí)電流，再大的電流可能會(huì)燒壞電調(diào)，一般選取飛行器懸停時(shí)電流的4倍到五倍規(guī)格的電調(diào)，這樣有足夠的余量。如電機(jī)的懸停電流是5A，我們就要選取20安以上的電調(diào)，因?yàn)轱w機(jī)在懸停的時(shí)候要抗風(fēng)等其他外界因素，這個(gè)時(shí)候電流就會(huì)增大。

電機(jī)詳解

上文的電機(jī)簡(jiǎn)單知識(shí)我們已經(jīng)了解到電機(jī)可以分為有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)，無(wú)人機(jī)主要使用的是無(wú)刷電機(jī)，下面我們?cè)敿?xì)的來(lái)介紹一下無(wú)刷電機(jī)的原理。下文可能比較枯燥，但是看完后相信你一定會(huì)對(duì)電機(jī)有所認(rèn)識(shí)。

下圖為無(wú)刷電機(jī)的三相全橋駛動(dòng)電路，使用六個(gè)N溝道的MOSFET管（QI?Q6）做功率 輸出元件，工作時(shí)輸出電流可達(dá)數(shù)I安。為便于描述，該電路有以下默認(rèn)約定：Q1/Q2/Q3 稱做驅(qū)動(dòng)橋的“上臂”，Q4/Q5/Q6稱做“下臂”

圖中R1/R2/R3為Q1/Q2/Q3的上拉電阻，連接到二極管和電容組成的倍斥整流電路，為上臂驅(qū)動(dòng)管提供兩倍于電源電壓的上拉電平，使上臂MOSFET在工作時(shí)有足夠高的Vgs壓差，降低MOSFET大電流輸出時(shí)的導(dǎo)通內(nèi)阻，詳細(xì)數(shù)據(jù)可參考MOS管 Datasheet。

上臂MOS管的G極分別由Q7/Q8/Q9駆動(dòng)，在工作時(shí)只起到導(dǎo)通換相的作用。下臂 MOS由MCU的PWM輸出直接駛動(dòng)，注意所選用的MCU管腳要冇推挽輸出特性。

驅(qū)動(dòng)橋全部選用N溝道MOSFET的好處:

1. X電流N溝道MOS可供選擇的型號(hào)眾多，貨源充足便于購(gòu)買(mǎi)，使用的MOSFET類型減少，冋接降低采購(gòu)元件的難度。

2.在圖 1中，上臂MOS管經(jīng)過(guò)Q7/Q8/Q9驅(qū)動(dòng)，邏輯電平和下臂MOS剛好相反，這樣的好處是， MCU上電時(shí)I/O默認(rèn)為1,上臂MOS不會(huì)導(dǎo)通。只有下臂MOS導(dǎo)通，因此不會(huì)有電流經(jīng) 過(guò)驅(qū)動(dòng)橋，消除了潛在電路隱患。

C8是整個(gè)電調(diào)的電源濾波電容，使用中一定要接上，否則無(wú)刷電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)疊加在電源上不能被濾除，由倍壓電路整流后的電壓高達(dá)30V左右，己接近MOSFET的Vgs上限, 可能會(huì)損壞MOSFET。

上圖所示為無(wú)刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的理想反電動(dòng)勢(shì)波形，紅線標(biāo)出來(lái)的是反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。兩個(gè)虛線間是60度電氣角度，不要理解成電機(jī)的機(jī)械角度。常用航模電機(jī)屬于無(wú)刷三相六拍電機(jī)，每個(gè)電周期有六個(gè)狀態(tài)。星形接法中（Y形）在每一時(shí)刻電機(jī)的通電線圈只有兩相，另一相線圈懸空，慫空的線圈會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)來(lái)源于電機(jī)磁體旋轉(zhuǎn)而造成本線圈切割磁力線和另兩相線圏通電時(shí)的互感。由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí)角速度呈梯形波動(dòng)，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)也相應(yīng)的呈梯形變化。但這些不是重要的，我們需要的只是準(zhǔn)確的檢測(cè)岀過(guò)零點(diǎn)，為換相做準(zhǔn)備。看上圖中的第一個(gè)電周期過(guò)零點(diǎn)數(shù)目，三個(gè)線圏在時(shí)間軸上共出現(xiàn)6次過(guò)零點(diǎn), 和電周期的節(jié)拍數(shù)目相同。我們所要做的是，只要檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)就需要給電機(jī)換相了。

用比較器檢測(cè)過(guò)零點(diǎn)的基木電路接法，電機(jī)的相線(A/B/C)接比較器的同相輸入端， 比較器的負(fù)端接相線A/B/C的虛擬地電位。虛擬地電位由A/B/C相經(jīng)過(guò)電阻隔離形成，詳細(xì)原理可參考相關(guān)資料。相線上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓以虛擬地為參考點(diǎn)，做正負(fù)周期性的變化。在每次比較器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)，說(shuō)明檢測(cè)到了過(guò)零點(diǎn)，接下來(lái)需要做換相動(dòng)作了。A/B/C 三相分別需要一個(gè)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路，也可用電了開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，A/B/C相共用一個(gè)過(guò)零檢測(cè)電路，這通常在集成了模擬外設(shè)的MCU內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

線圈的換相順序。應(yīng)用中需要調(diào)換電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只需要把電機(jī)的任意兩根相線對(duì)調(diào)即可。

理想的反電動(dòng)勢(shì)波形和霍爾傳感器輸出波形對(duì)比圖，從圖中可看出，反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)和霍爾傳感器的波形翻轉(zhuǎn)同步，如果用此反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零信號(hào)進(jìn)行程序換相會(huì)獲得和何感無(wú)刷電機(jī)一樣的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

實(shí)際的反電動(dòng)勢(shì)波形和霍爾波形對(duì)比圖如上所示，紅線為霍爾的輸出波形，黑色虛 線是反電動(dòng)勢(shì)，紫色豎線為反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，時(shí)間軸的方向?yàn)閺淖笸遥梢缘弥措妱?dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)比霍爾傳感器的輸出波形提前了半個(gè)電節(jié)拍，即30度電角度。為了能夠在正確 的時(shí)刻才換相，需要在檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)后延遲30度電角度之后，才進(jìn)行換相。究竟延遲多長(zhǎng)時(shí)間才夠30度時(shí)間呢？需要對(duì)相鄰兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，因?yàn)闊o(wú)刷電 機(jī)的轉(zhuǎn)速是會(huì)變化的，相應(yīng)的電周期也會(huì)變化。用定時(shí)器得到計(jì)時(shí)值后除以2就是當(dāng)前電機(jī) 轉(zhuǎn)速下的30度電角度延遲時(shí)間值，把此時(shí)冋值裝入一-個(gè)定時(shí)器，并打開(kāi)該定時(shí)器中斷，等延時(shí)完畢進(jìn)中斷即可完成電機(jī)換相。

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