無人機(jī)用無刷電機(jī)力效測(cè)量裝置設(shè)計(jì)與研究

李信言

摘要：本文針對(duì)目前無刷電機(jī)力效測(cè)量方法的不足，提出了一種無人機(jī)用無刷電機(jī)力效測(cè)量裝置，并在本文中介紹了該裝置的結(jié)構(gòu)和測(cè)量過程。該裝置操作簡(jiǎn)單、使用安全，并能有效提高電機(jī)力效的測(cè)量精度，為當(dāng)下的無刷電機(jī)力效測(cè)量提供了一種新的方法和手段。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);無刷電機(jī);力效測(cè)量

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）03-0184-01

1 研究背景

高度信息化時(shí)代，無人機(jī)已成為包括國(guó)防、經(jīng)濟(jì)等多領(lǐng)域的重要裝備。近年來，隨著科技的發(fā)展和國(guó)民生活質(zhì)量的提高，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)得到了突破式的發(fā)展，并成為了當(dāng)下最具市場(chǎng)潛力的新興產(chǎn)業(yè)之一。而無人機(jī)用無刷電機(jī)的力效對(duì)無人機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)具有極大的意義。無刷電機(jī)的力效是指在某個(gè)供電電壓下無刷電機(jī)帶動(dòng)一定尺寸規(guī)格的螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的拉力與電機(jī)功率的比值。此值與電機(jī)的供電電壓、螺旋槳的尺寸有關(guān)。電機(jī)的拉力是有電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的后推氣流的反作用力產(chǎn)生，螺旋槳后推氣流如果受到某些方面的影響將會(huì)直接影響電機(jī)的拉力，并且對(duì)電力拉力的測(cè)量必須在電機(jī)工作狀態(tài)下進(jìn)行，這就使測(cè)量變得尤為困難。

2 無人機(jī)用無刷電機(jī)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)

如圖1、2中所示的的主要運(yùn)動(dòng)模塊為電機(jī)座和滑塊，電機(jī)座安裝在四個(gè)滑塊上?；瑝K安裝在導(dǎo)軌上?；瑝K上有鋼珠，為滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，用來減小摩擦。電機(jī)座后端與測(cè)力計(jì)鏈接，非固連，有一定的水平活動(dòng)空間。校核系統(tǒng)主要是由安裝在電機(jī)座上的拉線柱和安裝在工作面板下方的滑輪組成，滑輪上安裝有軸承，用以減小摩擦對(duì)精度的影響。

3 測(cè)量過程

當(dāng)在測(cè)量電機(jī)拉力時(shí)，將螺旋槳正裝，即螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流方向朝向往電機(jī)后方，此時(shí)電機(jī)將帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)板向前運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)拉力。這種測(cè)量方式適用較大電機(jī)，因?yàn)榇箅姍C(jī)用尺寸大的螺旋槳，裝置本身的框架尺寸對(duì)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流影響不大。為了減小框架本身的影響，可將螺旋槳反裝，同時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，即螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的氣流朝向電機(jī)前方，此時(shí)測(cè)力計(jì)測(cè)量的是電機(jī)對(duì)其的壓力，且精度很高，對(duì)于較小的電機(jī)可以采用這種測(cè)量方法。

當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳將氣流向后推，電機(jī)整體上對(duì)框架產(chǎn)生拉力。帶動(dòng)電機(jī)座以及滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)作用給測(cè)力計(jì)以拉力。由于螺旋槳向后推的氣流會(huì)受到框架的影響，所以這種以拉力的方式作用在測(cè)力計(jì)上的測(cè)量方式適合較大螺旋槳。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，螺旋槳將氣流向前推，電機(jī)整體上對(duì)框架產(chǎn)生推力。帶動(dòng)電機(jī)座以及滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)作用給測(cè)力計(jì)以推力。這種測(cè)量方式不受框架的影響，適合較小電機(jī)的力效測(cè)量。裝置精度校核。校核方式是通過連接在電機(jī)座上的拉線軸的線穿過滑輪吊重物的方式進(jìn)行測(cè)量。線所吊重物的重量與測(cè)力計(jì)的測(cè)量值相等或者相差無幾則說明測(cè)量裝置具有很高的精度。

4 結(jié)語

經(jīng)由幾十年的高速開展，直流無刷電機(jī)在技能上已逐漸成熟，使用范疇簡(jiǎn)直可掩蓋一切電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在很多使用中已顯示其優(yōu)秀特征，并可起到其它類電機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的功用，國(guó)際上有些專家預(yù)言：二十一世紀(jì)將是直流無刷電機(jī)的世界，將為一切新一代的整機(jī)產(chǎn)物設(shè)計(jì)師所采用。本文提供了一種無人機(jī)用兼容性強(qiáng)，測(cè)量精度高的無刷電機(jī)力效測(cè)量裝置，操作簡(jiǎn)單、使用安全，可對(duì)裝置進(jìn)行校核并能有效的提高電機(jī)力效的測(cè)量精度，同時(shí)適合各種型號(hào)的無人機(jī)無刷電機(jī)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 劉澤宇，朱光明.關(guān)于無人機(jī)市場(chǎng)的探索[J].現(xiàn)代商業(yè)，2020（02）：26-27.

Abstract：Aiming at the shortcomings of current brushless motor force-efficiency measurement methods， this article weighs a brushless motor force-effect measurement device for drones， and introduces the structure and measurement process of the device in this article. The device is simple to operate， safe to use， and can effectively improve the measurement accuracy of the motor power efficiency， and provides a new method and means for the current brushless motor power efficiency measurement.

Key words：UAV; brushless motor; force measurement