无人机关键部件之电机及部分企业盘点介绍

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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。

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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。

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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

由于文章篇幅有限，本文将简单罗列一下无人机/eVTOL电机供应商，同时向大家征集补充。浙江轩孚科技有限公司宁波震裕科技股份有限公司江苏惠斯通机电科技有限公司上海美蓓亚精密机电有限公司珠海华迈航空科技有限公司珠海市朗宇电动科技有限公司江西迈得机电配件有限公司安徽智鸥驱动科技有限公司东莞市飞翼电子科技有限公司中山枭鹰动力科技有限公司深圳市好盈科技有限公司南昌三瑞智能科技股份有限公司中山小德动力科技有限公司深圳拓普电机科技有限公司深圳拓邦股份有限公司深圳市新领航电机有限公司深圳市科比特航空科技有限公司广东历鼎龙动力科技有限公司深圳市飞骏电机科技有限公司深圳市万至达电机制造有限公司深圳呆萌达耐米克科技有限公司深圳市唯真电机发展有限公司深圳市正德智控股份有限公司深圳市恒拓创新科技有限公司深圳市雅腾电机有限公司
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参考资料：惊鸣航科 多旋翼无人机的组成解析“电调”篇（一）惊鸣航科 多旋翼无人机的组成解析“电机”篇Freescale PZ104 文档《DSHOT协议要点简介》https://blog.csdn.net/zhengningwei/article/details/79815281《【自制FOC驱动器】深入浅出讲解FOC算法与SVPWM技术》https://zhuanlan.zhihu.com/p/147659820《无人机的电调及其工作原理是什么？》https://zhuanlan.zhihu.com/p/521325157
无人机产业链逐渐完善，包括无人机研发、生产、销售、培训、维修等领域。上游环节主要包括无人机主机、发动机、传感器等关键部件的研发和生产；中游环节是无人机整机制造；下游环节为无人机应用服务，包括航拍、测绘、巡检、农业植保等。欢迎产业链上下游企业加入无人机产业链讨论群，共同交流学习。

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