無(wú)人機(jī)原理與組裝-無(wú)人機(jī)組裝和焊接

學(xué)習(xí)目標(biāo)無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)基本了解無(wú)刷電機(jī)拉力測(cè)試、以及拉力測(cè)試表填寫室內(nèi)穿越機(jī)組裝器材電腦拉力測(cè)試器三種KV值的電機(jī)螺絲刀無(wú)刷電機(jī)的介紹;無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級(jí)的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。近三十年來(lái)針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。無(wú)刷直流電機(jī)因?yàn)榫哂兄绷饔兴㈦姍C(jī)的特性，同時(shí)也是頻率變化的裝置，所以又名直流變頻，國(guó)際通用名詞為BLDC。無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好，所以值得業(yè)界關(guān)注。無(wú)刷電機(jī)在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間雖短，但是隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動(dòng)車等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在深圳、長(zhǎng)沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。如深圳偉業(yè)電機(jī)、長(zhǎng)沙科達(dá)等一批專業(yè)廠商，在技術(shù)上不斷推進(jìn)行業(yè)發(fā)展。近幾年來(lái)，無(wú)刷電機(jī)成為在模型領(lǐng)域里快速發(fā)展的一種動(dòng)力。由于產(chǎn)量和價(jià)格的原因，過(guò)去幾年無(wú)刷電機(jī)多使用在中高檔航空模型中，現(xiàn)在由于機(jī)械加工技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)刷電機(jī)的生產(chǎn)成本下降許多，目前它正進(jìn)入模型領(lǐng)域的各個(gè)層面，從電動(dòng)遙控車到電動(dòng)遙控船再到電動(dòng)模型飛機(jī)，無(wú)處不在。結(jié)構(gòu)解析：結(jié)構(gòu)上，無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)有相似之處，也有轉(zhuǎn)子和定子，只不過(guò)和有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)相反；有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈繞組，和動(dòng)力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來(lái)交替變換電磁場(chǎng)的換向電刷，故稱之為無(wú)刷電機(jī)(Brushlessmotor)，那現(xiàn)在就有問(wèn)題了，沒(méi)有了電磁場(chǎng)的變換，如何讓無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？運(yùn)行原理簡(jiǎn)單而言，依靠改變輸入到無(wú)刷電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個(gè)繞電機(jī)幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了，電機(jī)的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強(qiáng)度、電機(jī)輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無(wú)刷電機(jī)的控制性能有很大關(guān)系，因?yàn)檩斎氲氖侵绷麟?，電流需要電子調(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機(jī)那里接收控制信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單的，真正決定其使用性能的還是無(wú)刷電子調(diào)速器，好的電子調(diào)速器需要有單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、復(fù)雜加工工藝等過(guò)程的總體控制，所以價(jià)格要比有刷電機(jī)高出很多。比較有刷電機(jī)缺點(diǎn)1、 摩擦大，損耗大老模友們?cè)谝郧巴嬗兴㈦姍C(jī)的時(shí)候都碰到這個(gè)問(wèn)題，那就是使用電機(jī)一段時(shí)間以后，需要打開電機(jī)來(lái)清理電機(jī)的碳刷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維護(hù)強(qiáng)度不亞于來(lái)一次家庭大掃除。2、 發(fā)熱大，壽命短由于有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機(jī)整體電阻較大，容易發(fā)熱，而永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會(huì)退磁的，使電機(jī)性能下降，影響有刷電機(jī)的壽命。3、 效率低，輸出功率小上面說(shuō)到的有刷電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題，很大程度是因?yàn)殡娏髯龉υ陔姍C(jī)內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機(jī)的輸出功率不大，效率也不高。無(wú)刷電機(jī)優(yōu)點(diǎn)1、 無(wú)電刷、低干擾無(wú)刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒(méi)有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對(duì)遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。2、 噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)順暢無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會(huì)低許多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。3、 壽命長(zhǎng)，低維護(hù)成本少了電刷，無(wú)刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無(wú)刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。上下一比較，就知道無(wú)刷電機(jī)相對(duì)于有刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在哪里了，但是萬(wàn)事都不是絕對(duì)的，有刷電機(jī)低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點(diǎn)是無(wú)刷電機(jī)不可替代的，不過(guò)就無(wú)刷電機(jī)的使用方便性來(lái)看，隨著無(wú)刷控制器的成本下降趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)外無(wú)刷技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)刷動(dòng)力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進(jìn)了模型運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。KV值定義無(wú)刷電機(jī)KV值定義為轉(zhuǎn)速/V，意思為輸入電壓增加1伏特，無(wú)刷電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增加的轉(zhuǎn)速值。從這個(gè)定義來(lái)看，我們能知道，無(wú)刷電機(jī)電壓的輸入與電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速是遵循嚴(yán)格的線性比例關(guān)系的。KV值的意義無(wú)刷電機(jī)的意義不只是說(shuō)明電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓成嚴(yán)格的線性比例關(guān)系，還對(duì)于電機(jī)的性能有一個(gè)開闊性的表示。用過(guò)無(wú)刷電機(jī)的朋友大都有這種感覺(jué)，同級(jí)別（外徑）的無(wú)刷電機(jī)，外轉(zhuǎn)子的和內(nèi)轉(zhuǎn)子的通電比較一下，會(huì)發(fā)覺(jué)外轉(zhuǎn)子電機(jī)扭力大一些，要“硬”一些，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)扭力稍微小一些，要“軟”一些，一看電機(jī)參數(shù)，外轉(zhuǎn)子電機(jī)KV值800多，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)1000多到2000多。再看一下轉(zhuǎn)速，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯高于外轉(zhuǎn)子電機(jī)。其實(shí)這些特性都與KV值有關(guān)，按照KV值的定義來(lái)解釋，無(wú)刷電機(jī)的空轉(zhuǎn)極速，是KV值乘以輸入的電壓，這也就解釋了內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么高于外轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)。就扭力特性來(lái)看，KV值一定意義上體現(xiàn)了電機(jī)扭力性能，拿外轉(zhuǎn)子電機(jī)來(lái)說(shuō)，電機(jī)的空載極速一般般，但是加上負(fù)載（例如螺旋槳）后，其極速降落到空載極速的60%-70%，但是拿同級(jí)別的內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)來(lái)測(cè)試的話，其帶負(fù)載的轉(zhuǎn)速只能到其空載極速的30%-40%，這明顯體現(xiàn)出這兩種電機(jī)的扭力特性差別，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的帶負(fù)載的能力相對(duì)較低，為了滿足扭力做功，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)必需自行降速，增加通過(guò)電流，在電壓不變的情況下，這樣電機(jī)的輸出功率就增加了，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的這種扭力特性也體現(xiàn)在具體的應(yīng)用上，以前不少輕型泡沫固定翼飛機(jī)，最初都用的是內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)，但是因?yàn)榕ちμ匦缘木壒?，飛機(jī)螺旋槳并不是直接連接在電機(jī)上（非直驅(qū)），而是增加了一個(gè)減速齒輪組，為的就是改善內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的扭力性能。同系列同外形尺寸的無(wú)刷電機(jī)，KV值也能區(qū)別電機(jī)的特性，比如B3674內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，一個(gè)KV值是1860，一個(gè)KV值是2075，那第一個(gè)電機(jī)的扭力就要大一些，峰值做工電流就相對(duì)小一些；第二個(gè)電機(jī)的技術(shù)高一些，但是扭力特性就比第一個(gè)電機(jī)要差，峰值電流就會(huì)更大一些。無(wú)刷電機(jī)KV的意義，一定讓你受益匪淺無(wú)刷電機(jī)的一些基本知識(shí)模型用無(wú)刷KV值低的有1-2千，高的到5-6千，他表示的是電壓每升高1伏，轉(zhuǎn)速增加的數(shù)值，對(duì)于無(wú)刷，這個(gè)值是個(gè)常量對(duì)于同種尺寸規(guī)格的無(wú)刷來(lái)說(shuō)：&繞線匝數(shù)多的，KV值低，最高輸出電流小，但扭力大繞線匝數(shù)少的，KV值高，最高輸出電流大，但扭力小單從KV值，不可以評(píng)價(jià)電機(jī)的好壞，因?yàn)椴煌琄V值有不同的適用場(chǎng)合：低電壓環(huán)境（7.4v）KV值低的，由于轉(zhuǎn)速偏低，適合配較小的減速比和較大的螺旋槳，靠較大負(fù)荷來(lái)提升電流，輸出較大功率；KV值高的，由于轉(zhuǎn)速較高，適合配較大的減速比和較小的螺旋槳，在滿足輸出功率的條件下，要減小負(fù)荷，避免電流過(guò)大。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無(wú)換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機(jī)、電子儀器及自動(dòng)化辦公設(shè)備中。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流（即檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。采用磁敏式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返龋┭b在定子組件上，用來(lái)檢測(cè)永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。采用光電式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號(hào)。采用電磁式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)