航模电机

作者：nieyong

电动机有有刷和无刷之分。结构上，无刷电机和有刷电机有相似之处，也有转子和定子，只不过和有刷电机的结构相反；有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机（Brushless motor）。

有刷电机

有刷电动机是内部含有换相电刷的电动机。什么是电刷呢，直接上图。电刷通过绝缘座固定在电动机后盖上，将电源的正负极引入到转子的换相器上，而换相器连通了转子上的线圈，线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的磁铁形成作用力而转动起来。下图是将现在Crazepony使用的电机拆解之后看到的电刷和换相器。

有刷电机由于电刷和换相器之间的物理接触，所以有摩擦大，发热大，效率低等缺点。但是有刷电机同样具有制造简单，成本低廉的优点，所以现在市面上有刷电机仍然占有很大份额。

无刷电机

有刷电机通过电刷和换相器这种结构设计获得固定方向的磁场作用力而转动起来。无刷电机没有电刷和换相器，它是如何获得固定方向的磁场作用力的呢？简单而言，依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动，电机就转起来了。

电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等因素有关，更与无刷电机的控制性能有很大关系，这就是无刷电机配合的电调需要解决的问题。

无刷电机拥有动力足，寿命长，效率高等优势。所以大四轴都是用无刷电机的，模型无刷电机的外观如下，区别于有刷电机，最明显的就是无刷电机有三根线，并且配合电调使用。

无刷电机最重要的一个参数是KV值，这个数值是无刷电机独有的一个性能参数，是判断无刷电机性能特点的一个重要数据。

无刷电机KV值定义为转速/伏特，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值（转/分钟）。总这个定义来看，我们能知道，无刷电机电压的输入与电机空转转速是遵循严格的线性比例关系的。

例如：某无刷电机KV值为1000KV，意思是此电机在1V电压下，每分钟转速为1000转。则在10V电压下，此电机转速为：10V*1000KV=10000转/分，当然这些都是在电机空载的时候。

绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，但扭力大。

绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，但扭力小。

这里可以扩展一下，为什么四轴飞行器都是使用的外转子无刷直流电机呢？外转子电机将原来处于中心位置的磁钢做成一片片,贴到了外壳上,电机运行时,是整个外壳在转,而中间的线圈定子不动。外转子无刷直流电机较内转子来说,转子的转动惯量要大很多(因为转子的主要质量都集中在外壳上),所以转速较内转子电机要慢,通常KV值在几百到几千之间,用在航模上可以直接驱动螺旋桨,而省去了机械减速机构。（摘自《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》）

电机之空心杯

空心杯电机（coreless motor）属于直流、永磁、伺服微特电机。空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子。空心杯电机具有十分突出的节能、控制和拖动特性。

空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。

Crazepony使用的是有刷空心杯电机，转速为30000转/分钟，直径为7mm，长度为20mm（简称720电机），电机轴直径为1mm。当然，随着现在生产工艺的进步，现在市面上已经有体积非常小的航模无刷电机，Crazepony也会尝试使用无刷电机。

Crazepony空心杯高速电机拆解图，可以明显看到线圈中间没有铁芯的。

扩展阅读

关于无刷直流电机原理的讲解。