無人機用無刷電機力效測量裝置設計與研究

李信言

摘要：本文針對目前無刷電機力效測量方法的不足，提出了一種無人機用無刷電機力效測量裝置，并在本文中介紹了該裝置的結構和測量過程。該裝置操作簡單、使用安全，并能有效提高電機力效的測量精度，為當下的無刷電機力效測量提供了一種新的方法和手段。

關鍵詞：無人機;無刷電機;力效測量

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）03-0184-01

1 研究背景

高度信息化時代，無人機已成為包括國防、經濟等多領域的重要裝備。近年來，隨著科技的發展和國民生活質量的提高，無人機產業得到了突破式的發展，并成為了當下最具市場潛力的新興產業之一。而無人機用無刷電機的力效對無人機的研發和生產具有極大的意義。無刷電機的力效是指在某個供電電壓下無刷電機帶動一定尺寸規格的螺旋槳轉動時，所產生的拉力與電機功率的比值。此值與電機的供電電壓、螺旋槳的尺寸有關。電機的拉力是有電機帶動螺旋槳旋轉產生的后推氣流的反作用力產生，螺旋槳后推氣流如果受到某些方面的影響將會直接影響電機的拉力，并且對電力拉力的測量必須在電機工作狀態下進行，這就使測量變得尤為困難。

2 無人機用無刷電機測量裝置設計

如圖1、2中所示的的主要運動模塊為電機座和滑塊，電機座安裝在四個滑塊上。滑塊安裝在導軌上。滑塊上有鋼珠，為滾動運動，用來減小摩擦。電機座后端與測力計鏈接，非固連，有一定的水平活動空間。校核系統主要是由安裝在電機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，用以減小摩擦對精度的影響。

3 測量過程

當在測量電機拉力時，將螺旋槳正裝，即螺旋槳旋轉時產生的氣流方向朝向往電機后方，此時電機將帶動運動板向前運動，產生一個拉力。這種測量方式適用較大電機，因為大電機用尺寸大的螺旋槳，裝置本身的框架尺寸對螺旋槳旋轉時產生的氣流影響不大。為了減小框架本身的影響，可將螺旋槳反裝，同時電機反轉，即螺旋槳旋轉時產生的氣流朝向電機前方，此時測力計測量的是電機對其的壓力，且精度很高，對于較小的電機可以采用這種測量方法。

當電機正轉時，螺旋槳將氣流向后推，電機整體上對框架產生拉力。帶動電機座以及滑塊在導軌上運動，同時作用給測力計以拉力。由于螺旋槳向后推的氣流會受到框架的影響，所以這種以拉力的方式作用在測力計上的測量方式適合較大螺旋槳。當電機反轉，螺旋槳將氣流向前推，電機整體上對框架產生推力。帶動電機座以及滑塊在導軌上運動，同時作用給測力計以推力。這種測量方式不受框架的影響，適合較小電機的力效測量。裝置精度校核。校核方式是通過連接在電機座上的拉線軸的線穿過滑輪吊重物的方式進行測量。線所吊重物的重量與測力計的測量值相等或者相差無幾則說明測量裝置具有很高的精度。

4 結語

經由幾十年的高速開展，直流無刷電機在技能上已逐漸成熟，使用范疇簡直可掩蓋一切電機驅動，在很多使用中已顯示其優秀特征，并可起到其它類電機無法實現的功用，國際上有些專家預言：二十一世紀將是直流無刷電機的世界，將為一切新一代的整機產物設計師所采用。本文提供了一種無人機用兼容性強，測量精度高的無刷電機力效測量裝置，操作簡單、使用安全，可對裝置進行校核并能有效的提高電機力效的測量精度，同時適合各種型號的無人機無刷電機。

參考文獻

[1] 何昭帥，劉巧.無人機電機測試平臺設計[J].電子質量，2017（09）：31-34+42.

[2] 劉澤宇，朱光明.關于無人機市場的探索[J].現代商業，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