无人机关键部件之电机及部分企业盘点介绍

在无人机动力系统中，电机是将电能转化为机械能的关键部件。其主要作用是产生旋转力矩，驱动螺旋桨的旋转，从而实现无人机的飞行。无刷电机是无人机中常用的一种电机，它具有效率高、维护成本低、寿命长等优点。

图摄于好盈科技

今天给大家简单介绍一下无人机动力系统的关键部件电机，如有不足欢迎大家加群补充交流。

电机又称为马达，它将电能转化为机械能，带动螺旋桨旋转，从而产生推力。

电机分为直流（DC）电机和交流（AC）电机两种，其中直流电机分为有刷直流电机和无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，BLDC）。

有刷直流电机（左一和左二）&无刷直流电机（右一）

一、有刷直流电机

有刷直流电机主要由固定不动的磁极定子、可转动的线圈转子、换向器和一对电刷（电刷主要材质为石墨，因此也被称为碳刷）组成。

有刷直流电机内部结构

有刷直流电机采用机械换向，磁极定子和电刷不动，线圈转子和换向器旋转，电刷和换向器产生摩擦，使线圈按照一定的频率实现电流的换向，从而实现转子的连续旋转。例如玩具遥控汽车上的电机多为有刷电机，接上电就能运转，反向接电则反向运转，这种电机效率较低。

直流有刷电机工作

有刷电机工作原理

二、无刷直流电机

无刷直流电机主要由用磁极转子、多级线圈绕组定子和霍尔效应位置传感器（非必须）组成。

无刷直流电机内部结构

直流无刷电机，则必须先将直流电转化为三相交流电，电机才能转动，并通过改变电压输出，从而控制电机转速。

直流无刷电机工作（直流电转化为交流电）

直流无刷电机工作（电流变化驱动电机转子转动）

无人机的电机在高电流下运行，一般为10A~20A。无人机的飞行控制核心—飞控是一块微控制器板，它在低电压和低电流下运行，无法直接控制电机，无论它们是有刷电机还是无刷电机。其次，无人机的电机工作不稳定，需要控制器来控制其速度。

三、有刷直流电机和无刷直流电机的比较

可以看出，无刷直流电机和有刷直流电机有以下相似之处。

1）从结构上，它们的定子和转子的结构差不多，绕组的连线也基本相同；

2）从原理上，它们都是通过线圈产生磁场，然后搭配永磁铁来驱动转子转动；

不同的是，有刷直流电机是把永磁铁做成定子，线圈做成转子，而无刷直流电机则是把线圈做成定子，永磁铁做成圆形转子；另外，无刷直流电机没有换向器和电刷，结构相对简单。

无刷直流电机和有刷直流电机的定子和转子

1. 成本：由于省去了位置传感器的成本，无感无刷电机相比有感无刷电机成本较低。

2. 线性程度：无感无刷电机刚开始启动或者转速很低时，感应电动势很小，无法用于确定转子位置，只能通过随机变换电流去驱动电机，使转子转动。因此无感无刷电机在低速时线性不好甚至颤抖，起步的扭力也小。有感无刷电机线性更佳，速度稳定性强，响应性高。

因此无感无刷电机不适用在频繁启停、低速运转的场合，而比较适合用于体积和成本受限、转速较高的场合。

3. 误差：由于转速没有准确的反馈，无感无刷电机误差会在±20转以上，而有感无刷电机是靠霍尔传感器的直接反馈，其速度稳定性强，响应性高。

4. 受干扰性：受霍尔传感器局限，有感无刷电机容易受到干扰。

5.  控制复杂度：无感无刷电机需要通过算法来估算转子位置，因此其控制系统需要更复杂的算法和计算能力。

四、无人机/eVTOL相关电机企业

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原文始发于微信公众号（艾邦智飞网）：无人机关键部件之电机及部分企业盘点介绍