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遥控电动航模飞机用无刷直流电动机的发展 谭建成 (广州电器科学研究院，广东广州510300) 摘要：从国内外航模运动近年的发展来看，电动航模已经成为发展主流，电动航模的无刷化标志着遥控航 模技术进入到一个崭新的阶段。本文综述了航模飞机动力用无刷电机及其控制的发展趋势。并指出，我国电动航 模进入世界市场，参与国际竞争，为我国无刷电机及其控制器提供又一个发展机遇。 关键词：航模； 无刷电机； 电调； 外转子： 函道风扇 随着微电子技术和二次电池技术的迅速发展，遥控模型飞机早已从燃油发动机时代转向以二 次电池为动力的电动航模新时代。最近几年，电动遥控航模飞机又取得革命性的技术进步，采用 高功率密度无刷直流电动机、无传感器电子调速器控制作为强劲的动力系统和采用锂聚合物电池 的能源系统成功获得应用，标志着遥控航模技术进入到一个崭新的阶段。 现，在相同体积下，锂电池的能量密度是镍镉电池的2．5倍，是镍氢电池的1．8倍，因此在容量 相同的情况下，锂电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更轻，使电动模型飞机可以飞行 更快、时间更长。现代航模飞机电系统采用低电压(18V)大电流模式，要求系统内各部分必须 低阻低耗。在无刷电动机中，采用高磁能积稀土永磁材料的高磁场密度设计使电机绕组获得低内 电池的出现，从而为现代航模飞机提供了必须的条件。 综观航模飞机动力用电动机及其控制的发展过程，有如下发展趋势： 1从有刷直流电动机向无刷直流电动机转移 现代无刷电动机性能的优势和控制电路价格下降，使无刷电动机在模型飞机的应用快速增 多。它特别是在中大型模型飞机中有更明显优势。出现由有刷直流电动机向无刷直流电动机转移 的发展趋势。 航模专用无刷电机采用必威体育精装版的无传感器设计，它具有启动迅速，机械特性和调节特性好，调 速范围宽，可靠性高，噪音低，无换向火花无线电干扰等优异性能。采用高性能钕铁硼永磁高功 率密度设计，效率可不低于80％。因此在同样的输出功率下，无刷电机比传统的有刷直流电机体 积小、重量轻。无刷电机工作时没有炭刷电机那样的火花干扰，也不存在炭刷磨损问题，因此采 用无刷电机更有利于远距离遥控，且使用寿命长，基本上无需维护。 现在，航模使用的无刷电机无传感器速度控制器(ESC)技术已经成熟，由于所用的高速微 处理器单片机和大电流贴片式场效应管功率器件价格的下降，使ESC已做到小型化、轻量化， 且售价在不断降低。这就为无刷电机在航模领域的普及应用提供了重要条件。 ．83． 2间接驱动和直接驱动并存，直接驱动应用逐渐增多 原先的电动模型飞机，用有刷直流电动机驱动螺旋桨，分为经齿轮减速的间接驱动和直联螺 旋桨的直接驱动两种方式。为了减轻动力部分的重量，提高单位重量功率比，过去，只使用较低 磁性能的铁氧体永磁材料，电动机只好制成高速(数万转／分)的，所以原先的模型飞机中多采用 间接驱动方式。现在，高性能稀土永磁的发明和推广应用，促进高功率密度电动机出现，它以相 要的驱动功率，使得革除减速齿轮成为可能。无齿轮的高效率的直接驱动方式在模型飞机应用逐 渐增多，直接驱动方式成为新的发展潮流。 目前，模型飞机用无刷电动机同样有为间接驱动和直接驱动设计两大类。 初期，适应原来有刷电动机使用的习惯和固有思维方式，厂商开发了间接驱动用高速无刷电 动机。它们大多是两极内转子、无槽绕组结构的。 于模型飞机直接驱动。它是外转子结构，转子上有14极的钕铁硼永磁，内定子有12个槽，这是 一种较好的分数槽绕组的槽／极数组合。接着他们创办了TORCMAN公司，生产TM系列的直接 驱动用无刷电动机。此后，有其他公司跟进和模仿，都是基于这样的结构原理。其中，以捷克的 MODEL MOTORS公司的AXI系列比较成功，在许多国家的航模网上可定购。我国的深圳，珠 海航模专业公司已有部分产品。值得注意的是他们都和国外，如德国，美国公司有合作或合资关 系，或贴牌(OEM)生产关系，容易开拓国外市场。航模用外转子无刷电动机典型系列产品见下表 l，表中是选择了六家公司情况作为代表，并按外型尺寸相近排列。 表I几家公司航模用外转子无刷电动机系列型号和外形尺寸(括号表示直径) MODEL TORCMAN HACKERMOTOR