无人机用无刷电机力效测量装置设计与研究

李信言

摘要：本文针对目前无刷电机力效测量方法的不足，提出了一种无人机用无刷电机力效测量装置，并在本文中介绍了该装置的结构和测量过程。该装置操作简单、使用安全，并能有效提高电机力效的测量精度，为当下的无刷电机力效测量提供了一种新的方法和手段。

关键词：无人机;无刷电机;力效测量

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）03-0184-01

1 研究背景

高度信息化时代，无人机已成为包括国防、经济等多领域的重要装备。近年来，随着科技的发展和国民生活质量的提高，无人机产业得到了突破式的发展，并成为了当下最具市场潜力的新兴产业之一。而无人机用无刷电机的力效对无人机的研发和生产具有极大的意义。无刷电机的力效是指在某个供电电压下无刷电机带动一定尺寸规格的螺旋桨转动时，所产生的拉力与电机功率的比值。此值与电机的供电电压、螺旋桨的尺寸有关。电机的拉力是有电机带动螺旋桨旋转产生的后推气流的反作用力产生，螺旋桨后推气流如果受到某些方面的影响将会直接影响电机的拉力，并且对电力拉力的测量必须在电机工作状态下进行，这就使测量变得尤为困难。

2 無人机用无刷电机测量装置设计

如图1、2中所示的的主要运动模块为电机座和滑块，电机座安装在四个滑块上。滑块安装在导轨上。滑块上有钢珠，为滚动运动，用来减小摩擦。电机座后端与测力计链接，非固连，有一定的水平活动空间。校核系统主要是由安装在电机座上的拉线柱和安装在工作面板下方的滑轮组成，滑轮上安装有轴承，用以减小摩擦对精度的影响。

3 测量过程

当在测量电机拉力时，将螺旋桨正装，即螺旋桨旋转时产生的气流方向朝向往电机后方，此时电机将带动运动板向前运动，产生一个拉力。这种测量方式适用较大电机，因为大电机用尺寸大的螺旋桨，装置本身的框架尺寸对螺旋桨旋转时产生的气流影响不大。为了减小框架本身的影响，可将螺旋桨反装，同时电机反转，即螺旋桨旋转时产生的气流朝向电机前方，此时测力计测量的是电机对其的压力，且精度很高，对于较小的电机可以采用这种测量方法。

当电机正转时，螺旋桨将气流向后推，电机整体上对框架产生拉力。带动电机座以及滑块在导轨上运动，同时作用给测力计以拉力。由于螺旋桨向后推的气流会受到框架的影响，所以这种以拉力的方式作用在测力计上的测量方式适合较大螺旋桨。当电机反转，螺旋桨将气流向前推，电机整体上对框架产生推力。带动电机座以及滑块在导轨上运动，同时作用给测力计以推力。这种测量方式不受框架的影响，适合较小电机的力效测量。装置精度校核。校核方式是通过连接在电机座上的拉线轴的线穿过滑轮吊重物的方式进行测量。线所吊重物的重量与测力计的测量值相等或者相差无几则说明测量装置具有很高的精度。

4 结语

经由几十年的高速开展，直流无刷电机在技能上已逐渐成熟，使用范畴简直可掩盖一切电机驱动，在很多使用中已显示其优秀特征，并可起到其它类电机无法实现的功用，国际上有些专家预言：二十一世纪将是直流无刷电机的世界，将为一切新一代的整机产物设计师所采用。本文提供了一种无人机用兼容性强，测量精度高的无刷电机力效测量装置，操作简单、使用安全，可对装置进行校核并能有效的提高电机力效的测量精度，同时适合各种型号的无人机无刷电机。

参考文献

[1] 何昭帅，刘巧.无人机电机测试平台设计[J].电子质量，2017（09）：31-34+42.

[2] 刘泽宇，朱光明.关于无人机市场的探索[J].现代商业，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