翻译文章（四）：四旋翼无人机设计之电机

无刷直流电动机或电子开关引擎

尽管无刷直流电机的电子开关电路非常复杂，与同类产品相比，有几个优点：扭矩/重量比更高，运行噪音更小，寿命更长，电磁干扰产生更少，单位体积功率更大，实际上仅受其固有热量的限制生成，其转移到外部环境通常通过传导发生。

尽管存在性能差异，但无刷直流电机的动态模型可以大致近似于众所周知的BDCM 马达（即有刷电机）。图18显示了这种电机的基本电路，其中u是施加在其电枢上的电压，Ra是电枢的电阻，其电感，vb=kv！是电枢中感应的反电动势，kv是速度常数和 ia是角速度（原文如此）。

出于功能目的，BLDC可以被认为是一种传统的直流电机，其中电刷和歧管（换向器）被电子设备取代，电子设备根据转子的位置将电流注入适当的绕组，以获得扭矩。然而，就电气工程而言，无刷直流电机是一种同步电机，因为它的转速与给它供电的电子设备的频率一致。事实上，它的速度控制和变化是通过控制作为变速驱动器一部分的晶体管的开关频率来实现的。

为了理解这一解释，有必要从描述无刷直流电机的部件和工作原理开始。

无刷直流电动机由转子和定子两部分组成。显然，第一个是运动的，第二个是静止的。通常，电动机有一个圆柱形转子，在一个更大的中空圆柱体内旋转，该圆柱体充当定子。然而，在这种类型的机器中，可能有两种拓扑结构：转子“Inrunner和Outrunner”。这些名称没有直接翻译成西班牙语，只是表示转子是否位于定子内部（inrunner），或者转子是否为外转子（outrunner），定子是否固定在定子内。

下图显示了无刷直流发电机的内部结构，即转子在外壳内旋转。从图中可以看出，转子是一个圆柱体，里面通常是永稀土磁体：（钐钴）SmCo或(钕铁硼)NdFeBo。第二个是现在描述应用中的定子。定子由缠绕在铁磁性材料极性铁芯上的线圈形成。当电流在线圈中循环时，会产生新的磁极，这些磁极与转子的永久磁极相互作用，导致机器旋转。图中的电机转子有4个极，定子有6个极。由于两极的符号相反，这种配置通常被指定为5N5S，即北方5极，南方5极。在北极和南极数量不同的不对称配置发动机中并不罕见，尤其是在产生更大扭矩的转子外置发动机中。如果你分析机器的定子，你可以看到3个线圈不同的颜色被涂上了颜色。该图形参考表示，例如，上极的绿色绕组与下极的绿色线圈串联，从而形成3个定子相中的一个。同样的情况也发生在其他成对的线圈上，这样它们就可以在内部连接到一个公共点：以星形缠绕或形成一个三角形，其顶点将是出口。

图20显示了内转子电机的侧视图，从中可以看出转子是如何被容纳在外壳内的，外壳是机器三相绕组缠绕的极性块（polar masses）。

在图21的配置中，显示了一个外转子电机。在这种情况下，由永磁体形成的磁极附着在外壳的内部，外壳可移动并旋转安装在轴承上。因此，这个带有磁铁的外壳是机器的转子，以鼓的形式，当从外部转动时，它被称为“外转子”。在这种情况下，定子绕组安装在极性线圈的中心，极性线圈固定在锚固的后支架上。

图22显示了电机的外观。在里面，你可以清楚地看到位于右侧的锚定台，以及安装永磁体的外鼓是如何进行旋转的。

在采用这种结构设计用于模式应用的电机中，通常会发现两侧的轴输出和安装附件，使它们能够在不同的位置固定到模型上。