一架 巡检无人机 的工作方式是在悬停中完成作业。它悬停在距桥墩、塔腿或屋檐数米处的一个固定点上,影像取自这一悬停位置,而不是取自一次高速掠过的过程。因此,巡检无人机电机的选型依据,是它在部分油门下能够持续输出的推力,以及它所服务的控制环路的平稳程度,而不是它偶尔触及的那个峰值数字。全备重量仍然决定预算,但这一类机体上的有效载荷是一台相机与一只云台,而不是药箱或货箱,这正是本文汇聚的四份记录跨度为 135 g 至 282 g、而非数千克的原因。
本文对比中的四份巡检无人机电机记录共享同一种架构:一台外转子无刷电机配一只外置电子调速器,安装在细机臂的末端,驱动一只大到足以在适度的部分油门下达到悬停的螺旋桨。真正将它们区分开来的,是各自落在推力、质量与母线电压上的位置,而正是这三个数值决定了每一份记录适合哪一种机体。其中两台为 24N28P 机型,一台为 12N14P 机型,一台为 36N42P 机型,而这一定子结构上的跨度在低油门处的重要性,比原始推力数字所显示的更大。
快速结论
候选清单依据的是机体尺寸与稳态需求,而不是一份排名。对于一架在四条机臂上搭载单台相机的小型巡检无人机电机而言,T-Motor MN5008 KV340 UAV 电机 在 6S 电池组上以 135 g 的质量记录 4215 g 的最大推力,而 T-Motor U5 KV400 UAV 电机 以 195 g 的质量覆盖更宽的 3-8S 窗口,提供 2850 g。
当机体扩展到六臂或八臂平台、需要搭载云台并执行更长的出动时,T-Motor MN501-S KV240 UAV 电机 便向上一个台阶:在 6-12S 窗口内以 170 g 的质量记录 4660 g,而且它是本组中公布电池节数范围最宽的一份记录。
巡检无人机电机对比的上端是 T-Motor U8 Lite L KV110 UAV 电机。它在固定的 12S 母线、282 g 的质量上,为 180 秒窗口记录 11200 g 推力与 2140 W 功率;对于还需要搭载更重的传感器组件或第二块电池、而不更换电机的机体而言,这已经足够。
有一项提醒适用于全部四份记录。它们都没有给出悬停工况下的推力额定值,因此所公布的最大值都是在指定螺旋桨与电压下的试验台数值,而在机体上,每一台巡检无人机电机的整个工作寿命都远低于这一点。把记录的最大值当作可用的悬停数值来读,是动力预算被定得过紧最常见的原因。
巡检无人机电机必须承担什么
巡检无人机用 BLDC 电机所承担的工况,在多旋翼应用中并不常见,因为机体是在静止状态下完成作业的。一架货运多旋翼会加速、爬升并平移,其电机的评判依据是它们能在爆发中输出多少推力。而一架巡检机体升到作业高度、抵达站位后便停在那里,此后发生的一切都只是相对一个固定点的小幅修正。记录的最大推力仍然决定起飞是否可行,但它并不是绕组消耗热预算所依据的那个数值。
悬停就是任务的全部
巡航的多旋翼把大部分能量用于向后推空气;巡检的多旋翼则把大部分能量用于在流动的空气中保持静止。正是这一处差异,构成了把巡检无人机电机首先视为一台悬停装置的论据。这类电机持续地维持一个接近其承载的那部分机体质量的推力值,而所处的油门设定又远离公布的最大值。这与适合竞速电机的工况正好相反——竞速绕组被要求在几秒内倾尽所有,随后即被卸载。
其实际后果是,工作点落在油门曲线的偏低处,而这条曲线的低端正是绕组效率最低、齿槽效应作为控制扰动表现得最明显的地方。为机体选得过大的巡检无人机电机,只会让这一点变得更糟而非更好:一台大电机被压在额定值的一个很小比例上运行,处在曲线上的一个不佳工作点,而多出来的质量又必须在每一次出动中携带。合适的尺寸,是公布推力能够在任务所需余量之内覆盖悬停需求的最小一份记录。
位置保持首先是控制问题,其次才是功率问题
在湍流空气中保持位置,并不是单靠推力就能解决的。飞行控制器会发出细小而频繁的修正指令,而电机必须把这些修正转化成推力的变化,既不能有滞后,也不能在响应中出现台阶。这正是定子结构对巡检无人机电机的重要性不亚于推力的原因。槽数与极数决定了转子转过一圈的过程中扭矩输出的平顺程度,槽数与极数越多,扭矩的产生就被分摊到更多位置上,从而降低齿槽效应的贡献,让控制环路面对的信号更为干净。
本组记录正反映了这一推理。T-Motor MN5008 KV340 UAV 电机 与 T-Motor MN501-S KV240 UAV 电机 均采用 24N28P 定子,T-Motor U8 Lite L KV110 UAV 电机 采用 36N42P 定子,只有 T-Motor U5 KV400 UAV 电机 使用 12N14P 定子。12N14P 这一份记录同时也是本组中推力最小的机型,这一点是自洽的:更小、转速更快的电机是极轻机体上的常见答案,而槽数取决于尺寸,而不是取决于任务。
抗风决定推力余量
巡检飞行常常发生在结构物旁边,而结构物会产生自己的气流。桥面、冷却塔或建筑物的转角会把平稳的微风变成短周期的阵风场,而机体必须吸收这些扰动,又不能被推出相机画幅。因此巡检无人机电机所携带的推力余量,本质上是抗风余量而非有效载荷余量;也正是这个原因,这一类作业的动力预算通常比纯航时计算所建议的留出更多裕度。
维持在悬停状态的巡检无人机电机,其余量并非免费。推力的每一分增量都要消耗电流,而电流要消耗绕组中的热量与电池组的容量。由于足以定论的那个数值,是在真实螺旋桨与电压下的悬停工况推力额定值,而四份记录中没有任何一份公布它,余量只能从记录的最大值估算,然后再对照制造商自己的推力表加以确认。把记录的最大值当作余量,得到的数字看起来宽裕,实则并非如此。
传感器很轻,所以机体也轻
定义一次巡检任务的有效载荷,是一台相机、一只云台,可能再加一台激光雷达或一个热成像单元,而这套组件的质量合计只占机体的一小部分。正是这一点让巡检无人机电机这一档保持轻量。农业机体的尺寸围绕一只在飞行过程中质量不断变化的药箱来确定,重载机体的尺寸围绕以数十千克计的货物来确定,而巡检机体的尺寸则围绕一只仅重数百克、质量不变的传感器来确定。
恒定而适中的有效载荷,以一种有用的方式简化了巡检无人机电机的规格确定:悬停点在整个任务过程中不再移动。电机在任务开始与结束时看到的是同样的推力需求,因此热工况是一个稳态,而不是一连串峰值,绕组可以针对单一工作点来定尺寸。这同时也意味着,巡检无人机电机的质量在总量中所占的份额,比有效载荷所占的更大——这正是本文四份记录落在 135 g 至 282 g 之间的原因,也是质量的每一次上调都必须由有效载荷之外的理由来正当化的原因。
出动时长与电机更换频率
巡检作业是重复性的。同一处资产每隔一段时间就从相同的角度被拍摄一次,机体累积的是小时数而不是架次。这一模式使决策的一部分从单次任务上移开。U8 Lite L KV110 公布的平均无故障时间约为 1000 小时,U5 那份记录也带有同一量级的数字,因此巡检运营方面对的问题,不只是当下哪一台巡检无人机电机能把机体托得最好,还包括其维护间隔与它所固定的那架机体是否对得上。
巡检无人机电机较长的维护间隔,也让安装决策更具长期性。一个项目在起步阶段选定的轴径、安装孔位与线缆长度,往往会沿用到好几架机体上,因此一份在推力上稍好、但在安装上别扭的记录,在一整个飞行季下来可能是更昂贵的选择。下方表格中的外形尺寸数值,值得对照电机实际将要安装其上的那条机臂来读,而不只是对照机体质量。
巡检无人机电机背后的五个数值
五个记录数值承载了巡检无人机电机的大部分决策,而在本组之中,只有其中一部分被完整公布。空缺与数值同样重要,因为一份悄悄假定了制造商并未公布的数字的动力预算,是一份日后必须重新开启的预算。同样这五个数值,决定了本组中任何尺寸的巡检无人机用 BLDC 电机。
看悬停点上的推力,而不是试验台上的推力
本组中巡检无人机电机的记录最大推力,从 2850 g 一直到 11200 g,而这些数字没有一个是悬停数值。它们都是在指定螺旋桨、电压与油门下于试验台上测得的。使它们能够跨机体比较的,是分担载荷的机臂数量:在 4 kg 全备重量的四臂机体上,2850 g 与在相同质量的八臂机体上的 2850 g 是完全不同的两回事,即便电机完全相同。
因此,对巡检无人机电机有用的读法,是每臂推力对照该机臂必须支撑的质量,再在上面加上控制余量。一架 4 kg 的四臂机体,仅悬停就要求每一台巡检无人机电机提供约 1000 g,本组中任何一份记录都能覆盖;同样这架四臂机体若再加上抗风余量与单电机失效的储备,要求就会大幅提高,而在这一点上,2850 g 与 4660 g 记录推力之间的取舍才开始变得重要。
质量,从电池容量中支出
巡检无人机电机的质量,是从一份本来会花在电池上的预算中固定扣除的一项。这里每一份介于 135 g 至 282 g 之间的记录,都是公布值中包含了线缆的质量,而整组之间的差值为每台电机 147 g。在一架四臂机体上,这一跨度变成全机 588 g,大致相当于一只小型外加电池组的质量,因而大致相当于几分钟的悬停时间。
在以悬停为主要工况的机体上,质量还会以一种容易被低估的方式层层累加。更重的巡检无人机电机需要更大的推力才能把机体托起,这就需要更大的电流,进而需要更大的电池组,又进一步增加质量。在这一尺度上,这个循环是温和的,但它只会朝一个方向走;而一台为了任务并不需要的推力数字而选定的电机,要付出两次代价:一次是电机自身的质量,另一次是它所挤占的电池容量。
KV 与螺旋桨、母线的匹配
巡检无人机电机上的 KV 是一项匹配声明,而不是品质声明。它描述的是空载状态下每伏电压对应的轴转速,只有与电机必须驱动的螺旋桨、以及它取电所用的电池节数放在一起时才具有意义。一份低 KV 记录配高电压母线驱动大螺旋桨,会在满油门的适度比例处达到悬停;而同一母线上的高 KV 记录,则需要一只小螺旋桨才能守住自身的电流上限。
在四份记录之中,巡检无人机电机的 KV 跨度为 110 至 400,而这一跨度跟随的是母线,而不是某种偏好。U5 KV400 覆盖 3-8S,MN5008 KV340 使用固定的 6S,MN501-S KV240 覆盖 6-12S,U8 Lite L KV110 则固定在 12S。成对来看,低 KV 记录正是与更高母线搭配的那几份,这是预期之中的安排:12S 母线与 110 KV 绕组把轴转速放在大型巡检螺旋桨所需的区间,而 6S 母线与 340 KV 绕组则以更小的直径完成同样的工作。
内阻与部分油门窗口
内阻这一列,决定了巡检无人机电机上电池组能量有多少能到达螺旋桨,因为这类电机在整个出动过程中都在部分油门工作,而不是处于一次爆发。铜损随电流的平方上升,而在悬停设定下电流虽然不大却持续存在,因此内阻造成的损耗贯穿整个飞行,而非仅在爬升的几秒内发生。
四份记录在这一列上相差两倍以上:MN5008 KV340 公布 55 mΩ,MN501-S KV240 公布 85 mΩ,U8 Lite L KV110 公布 105 mΩ,U5 KV400 公布 116 mΩ。这一排序跟随的是绕组的尺寸而不是推力,这正是这一列值得记取的要点。内阻在巡检无人机电机上还有第二种用途:把它乘以预期悬停电流的平方,可以估算出绕组必须持续散掉的热量,这比 180 秒功率数字是更好的热设计依据。
外形尺寸、轴与线缆长度
在电机被装到机臂上之前,机械这一列看起来是次要的。四份记录的尺寸从 U5 KV400 的 Ø42.5 × 37.5 mm,经 MN5008 KV340 的 Ø55.6 × 32 mm 与 MN501-S KV240 的 Ø55.6 × 33.9 mm,一直到 U8 Lite L KV110 的 Ø87.1 × 28.05 mm;轴径则分别为 5 mm、6 mm IN、带 4 mm OUT 台阶的 6 mm IN,以及 15 mm。
线缆长度的差异比外形尺寸更大:U5 为 600 mm,MN501-S 为 150 mm,U8 Lite L 为 90 mm,MN5008 为 80 mm。在巡检机体上,调速器通常安装在机体内部,因此较短的引线意味着 ESC 要向外移到电机附近,从而在机臂末端增加质量;而较长的引线则增加了铜材的质量,并要由机体在每一次出动中携带。两者都无所谓对错,但二者不可互换,这个选择属于机体设计,而不属于电机记录。
135 g 至 282 g 的巡检无人机电机对比
下表按记录最大推力由小到大汇聚这四份记录。每一个数值都是各型号公布的值,没有任何单元格是估算所得。凡制造商未就某一列公布数值的,该单元格即留作未列出,而不从相邻型号填补。
| 型号 | 结构 | 内阻 | 电池节数(LiPo) | 最大推力 | 最大功率 180 s | 重量 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U5 KV400 | 12N14P | 116 mΩ | 3-8S | 2850 g | 850 W | 195 g |
| MN5008 KV340 | 24N28P | 55 mΩ | 6S | 4215 g | 760 W | 135 g |
| MN501-S KV240 | 24N28P | 85 mΩ | 6-12S | 4660 g | 1200 W | 170 g |
| U8 Lite L KV110 | 36N42P | 105 mΩ | 12S | 11200 g | 2140 W | 282 g |
四款电机都收录在 ToBMS 的 无人机电机 品类中,并归集于 巡检无人机 应用之下。结构、内阻、电池节数、最大推力、180 秒功率与重量均为 T-Motor 公布的值,是在指定螺旋桨与电压下的试验台上测得,应当按试验台数值来读,而不是当作悬停额定值。
轻端:U5 KV400 与 MN5008 KV340
两份巡检无人机电机记录覆盖本组的轻端,而它们以相反的方式解决同一个问题。T-Motor U5 KV400 UAV 电机 是窗口更宽的那一款:一份 3-8S 的记录,195 g,记录推力 2850 g,配 12N14P 定子、116 mΩ 内阻与 600 mm 引线。它是本组中电池节数约束最少的一份记录,适合一个仍在决定要统一采用哪种电池组的项目。
T-Motor MN5008 KV340 UAV 电机 则是更轻、更专门的那一款。它以 135 g 成为这里最轻的记录,在固定的 6S 母线上记录 4215 g 推力,并采用本组中较大记录同样使用的 24N28P 定子。对于一架已经使用 6S 电池组的紧凑四臂巡检机体而言,它是两个显然答案中更小的那一个;而在以悬停为主的工况下,它相对 U5 省下的 60 g,是电池容量上一笔实实在在的增量。
中段:MN501-S KV240,最宽的母线窗口
T-Motor MN501-S KV240 UAV 电机 是向上的一个台阶,也是覆盖面最广的一份记录。它在一副 24N28P 定子上接受 6-12S,以 170 g 的质量记录 4660 g 最大推力,并在 85 mΩ 绕组的同时为 180 秒公布 1200 W。宽的电池节数窗口与中段推力数字结合在一起,使它自然适合用作一架电池组决策尚未确定的六臂机体上的巡检无人机电机。
对照轻端的两款,MN501-S 相对 U5 与 MN5008 分别以 25 g 与 30 g 的质量,换取更宽的电压范围,并且在对阵 MN5008 时还换得 445 g 的推力台阶。它也是本组中唯一一份既覆盖最轻记录所用的 6S 母线、又覆盖最重记录所用的 12S 母线的记录,这使它在巡检项目需要跨两种机体尺寸统一标准时,成为一个有用的中间点。
上端:U8 Lite L KV110
T-Motor U8 Lite L KV110 UAV 电机 为这一区间收尾,并且在几乎每一列上都是异类。它自一台尺寸为 Ø87.1 × 28.05 mm、质量 282 g 的机体上记录 11200 g 推力,是下一份记录的两倍以上;它使用固定的 12S 母线与 36N42P 定子,为 180 秒公布 2140 W,峰值电流 45.8 A。它 15 mm 的轴径是 U5 的三倍,而 105 mΩ 的内阻尽管面对大得多的绕组,仍处于本组的中段。
需要作出解释的正是这一质量上的台阶。从 MN501-S 换到 U8 Lite L,每台电机增加 112 g,一架四臂机体上增加 448 g,换来的推力增幅远超一架轻型巡检机体的需要。这份记录的价值体现在那些搭载更重传感器组件、第二块电池或配更大相机的云台的平台上——在那里机体质量本身已经增长,多出来的推力购买的是余量,而不是能力。
把电机匹配到具体的巡检任务
巡检无人机电机的记录数值,只有在对照某一类巡检作业来读时,才会变成一项决策。四份记录各自很好地匹配一种工况,而对更轻一档的工况则显得过大;这些工况之间的差异,在于机体静止时要做的事不同,而不在于它要飞多远。
桥梁与外立面近距离巡检
对面或桥梁的近距离巡检,意味着在一块自身正在扰动空气的巨大表面数米之外保持位置。机体通常很小,相机贴近结构物,位置容差很紧,因为几厘米的漂移就会改变构图。一台槽数较多的轻型巡检无人机电机适合这一工况:T-Motor MN5008 KV340 UAV 电机 在 6S 母线上以 135 g 的质量,为四臂机体提供每臂 4215 g 的记录推力用于抗风,而 24N28P 定子让响应在这项作业涉及的小幅油门变化下保持平稳。
输电线路与杆塔远距离巡检
线路与杆塔作业把机体推离表面更远,并加入一台有一定质量的传感器,通常是一只安装在云台上的变焦相机。位置容差比贴近外立面的掠过更宽松,但机体更重,因此每臂的推力要求上升,母线也常移到 12S,以换取随之而来的更低电流。T-Motor MN501-S KV240 UAV 电机 在六臂机体上覆盖这一工况:4660 g 的记录推力与 6-12S 窗口,在不更换电机的前提下为电池组留出扩展空间,而每台 170 g 也让机臂末端的质量保持在合理比例。
密闭空间与室内飞行
在罐体、竖井或管道内部的巡检,去掉了抗风问题,取而代之的是螺旋桨直径的限制。机体必须小到足以进入,这就限定了螺旋桨,也限定了某一给定 KV 所能产生的推力上限。这一工况格外看重巡检无人机电机对比中的轻端,以及能够在配小螺旋桨的条件下达到悬停点的 KV:T-Motor U5 KV400 UAV 电机 为 400 KV、195 g,是本组中电池窗口与 KV 最适合一架不会遇到开阔阵风的紧凑机体的记录。
线性资产与走廊测绘
一条管线、一条铁路走廊或一条道路走向,会在本来属于巡检工况的任务上增加一段平移航程。机体在各站点之间飞行,而不是在一处悬停,因此任务预算的一部分从悬停推力转移到巡航效率上,内阻与空载电流两列变得比推力一列更重要。为这一工况选定的巡检无人机电机,通常是仍然能够承载传感器组件的最小一份记录,其绕组是为低悬停电流而选,而不是为高最大推力而选。T-Motor U8 Lite L KV110 UAV 电机 只有在走廊机体大到需要 12S 与 15 mm 轴径时才会进入这一图景。
使用这些电机的机体类型
这四份记录同属一个产品品类与一个应用归集,却服务于几种不同类型的飞行器,而为其中一种选定的巡检无人机电机很少适合另一种。认清正在设计的是哪一种,比逐列对比规格更快地敲定巡检无人机电机的选择。
带云台的多旋翼平台
这是巡检无人机用 BLDC 电机的主要工况,也是两份 24N28P 记录所服务的工况。典型的机体是四旋翼或六旋翼,质量在 2 kg 至 8 kg 之间,搭载一台增稳相机,在同一处资产上重复出动,降落后是为了更换电池组而不是为了检修。在这类机体上,悬停点几乎不移动,因此绕组是针对单一的稳态推力值来定尺寸,而内阻较低的那几份记录,才是为飞行时间留下最多电池组能量的记录。
混合动力与 VTOL 巡检机体
当巡检项目覆盖线性资产时,一些机体会增加一段前飞航程,成为混合动力或 VTOL 设计。这类飞行器上的升力电机所承担的悬停工况与多旋翼相同,但只限于飞行的垂直段,因此热学图景更轻松,推力图景则没有变化。T-Motor MN501-S KV240 UAV 电机 自然地站在升力段的这一角色上,因为它的 6-12S 窗口与 VTOL 机体常携带的电池组相匹配,其 24N28P 定子也适合反复的垂直循环。
系留与密闭空间巡检系统
系留巡检平台用一根供电电缆与固定的作业高度换取飞行时间,这使巡检无人机电机的需求转向稳态推力,而离开电池组效率。机体往往紧凑,任务时长却很长,因此本组中质量较轻的一端才是相关的一端。T-Motor U5 KV400 UAV 电机 与 T-Motor MN5008 KV340 UAV 电机 以 195 g 与 135 g 覆盖这一角色;由于系留缆去掉了电池的质量负担,两者中较轻的那一份反而成为更吸引人的记录,而不是更受限的那一份。
选型清单
三项核对即可覆盖巡检无人机电机的大部分范围,而且按顺序进行效果最好,因为每一项都会为下一项缩小范围。它们适用于任何巡检无人机用 BLDC 电机,从本组 135 g 的一端到 282 g 的一端。前两项是机体层面的决策,可以在打开任何一份记录之前就确定;第三项则补齐已公布数据留下的空缺。
先定悬停推力,再定产品
从机体的全备重量出发,而不是从有效载荷出发;把它除以机臂数量,得到每一台巡检无人机电机必须维持的推力,然后再加上任务所需的余量。在这一类作业中,余量由两部分组成:一是在结构物旁有阵风时把机体留在相机画幅之内的控制余量,二是单台电机失效时所需的储备。两者都是机体层面的决策,都必须在本组记录被收窄之前作出。
再定母线、螺旋桨与安装
母线与螺旋桨要一起选定,因为 KV 把二者联系在一起。一份 12S 记录想要一只大而慢的螺旋桨与一个低 KV;一份 6S 记录则想要更小的直径与更高的 KV。这一对确定之后,剩下的记录就按机臂在物理上能承受什么来过滤:安装孔位、轴径、外形尺寸与线缆长度。5 mm 轴与 15 mm 轴之间的差距,属于两个不同等级的机臂末端,而通常正是这一列,会把一个在推力上看起来很有吸引力的候选排除掉。
补齐记录留下的空缺数值
四份记录中没有任何一份公布悬停工况下的推力额定值,只有一部分公布连续电流。凡某个数字缺失之处,制造商自己的推力表就是补齐它的地方;而若在那之后仍然空缺,这一空缺就应作为动力预算中的一项未决事项记录下来,而不是用一个假定去填补。一份建立在把试验台最大值当作悬停数值来读的预算,看起来会十分宽裕,却经不起在桥边一个有阵风的日子。
- 把包含电机与电池组在内的全备重量加总,再除以机臂数量,得到每一条机臂在悬停时必须维持的推力。
- 加上作业环境所需的控制余量,以及单台电机失效所需的储备,得到每一条机臂必须由电机覆盖的推力。
- 挑选公布最大推力能够覆盖该数值的最小一份记录,使省下的质量可以花在电池容量上。
- 由电池组的决策固定母线,再核对所选 KV 与螺旋桨在该母线上能否以合理的油门达到悬停。
- 在敲定热设计之前,用绕组电阻乘以预期悬停电流的平方,估算持续的铜损。
- 把悬停电流与任何已公布的连续数值相对照,并记下该记录在哪一处留下这一数值的空缺。
- 对照机臂与调速器的位置,核对轴径、安装孔位、外形尺寸与线缆长度。
- 确认由 KV 与母线推断出的螺旋桨直径能装进机体,并确认调速器的额定值覆盖已公布的峰值电流。
常见问题
Q巡检无人机电机需要多大推力?
从全备重量除以机臂数量出发,再加上作业环境所需的控制余量。对于一架典型的 4 kg 四臂巡检机体,2:1 的推重比要求每一台巡检无人机电机提供 2000 g,本组中除最轻的两份之外,每一份记录都能从容覆盖。真正约束选择的数值,是部分油门下所维持的推力,而不是记录的最大值。
Q巡检无人机电机应选用多大的 KV?
低到让螺旋桨能在机体所携带的母线上以合理油门达到悬停。这里四份记录的 KV 跨度为 110 至 400,而这一跨度跟随的是电池节数而不是某种偏好:400 KV 的记录覆盖 3-8S,340 KV 的记录固定在 6S,240 KV 的记录覆盖 6-12S,110 KV 的记录则固定在 12S。KV 是螺旋桨与母线之间的匹配,因此不能单独选定。
Q为什么对巡检无人机电机而言,位置保持比最高速度更重要?
因为影像是在飞行器静止不动时拍摄的。几厘米的漂移就会改变构图,因此飞行控制器会发出细小而频繁的修正指令,而电机必须在不出现滞后或响应台阶的前提下回应它们。定子的槽数与极数在这里起作用:本组中的 24N28P 与 36N42P 记录,把扭矩的产生分摊到比 12N14P 记录更多的转子位置上,从而在低油门处降低齿槽效应的贡献。
Q电机质量如何影响巡检机体?
它是从一份本来会花在电池上的预算中固定扣除的一项。这里四份记录从 135 g 到 282 g,包含线缆,跨度为每台电机 147 g、一架四臂机体 588 g。由于更重的巡检无人机电机还需要更大的推力才能把机体托起,这又会汲取更大的电流、需要更大的电池组,因此质量上的代价是层层累加的,而不是固定不变的。
Q巡检无人机电机适合什么母线电压?
电池组能够以可接受的铜损、提供电机所需悬停电流的那一种。提高电池节数可以在给定功率下降低电流,从而减少线束与绕组损耗,这正是本组中最大的记录使用固定 12S 母线、而最轻的记录使用 6S 的原因。当电池组的决策尚未最终确定时,窗口最宽的那份记录,也就是 6-12S 的那一份,是有用的选择。
Q更大的巡检无人机电机总是更好吗?
不是。为机体选得过大的电机,会处在一个不佳的油门曲线工作点上,而那里正是绕组效率最低、齿槽效应作为控制扰动表现得最明显的地方。多出来的质量还要在每一次出动中携带。合适的尺寸,是公布推力能够在任务所需余量之内覆盖悬停需求的最小一份记录;在一架轻型巡检机体上,这常常是 135 g 的那一份,而不是 282 g 的那一份。
Q巡检无人机电机上的 180 秒功率数字是什么意思?
它是一个工况窗口,而不是连续额定值。本组中一份记录所记载的功率,以及在有公布时的峰值电流,都是在 180 秒窗口内给出的;这一窗口长到足以覆盖一次爬升,却短于一次完整的出动。在以悬停为主的机体上,更要紧的数字是连续电流;而凡一份记录把这一数值留作空缺之处,这一空缺就应作为未决事项保留,而不是用一个假定去填补。
官方资源
本次对比中的每一台电机都由 T-Motor 发布,制造商自己的产品页载有推力表、测试条件与搭配建议,而 ToBMS 的记录只是概述而非复制这些内容。凡本文中某个数值被标注为记录中未公布之处,制造商页面就是寻找它的第一去处;而各页面上印制的搭配建议,则是关于螺旋桨直径与 KV、母线之间关系的参照。
下一步
要从阅读走向一份候选清单,有三件工具可以依次发挥作用:本次对比中的每一台电机都收录在 无人机电机 品类中,候选机型可以按推力级别、KV 与电池节数收窄,而并排视图能在作出机臂末端决策的同时,把多份记录一并展开对照。巡检无人机 应用页则汇聚了承担这一工况的记录。
另有三篇既有指南可以从这里向旁侧延伸。UAV 电机:按机架匹配 KV、推力与质量 从机体一侧梳理同一个品类,并覆盖本文未涉及的那些记录;长航时无人机电机:效率、质量与母线电压 把效率的论证向前推进,面向飞行数小时的机体。工业无人机 BLDC 电机:占空比、冗余与载荷 覆盖重复任务与冗余的情形,而 VTOL 无人机电机:平衡悬停推力与巡航效率 则讨论在巡检工况上增加一段前飞航程的机体。
还有两篇指南,在巡检项目与另一种应用共用硬件时具有相关性。重载无人机用电机:T-Motor 三种方案,2.85 kg 至 101 kg 推力 覆盖 T-Motor U 与 MN 记录中从 2.85 kg 推力往上的范围,也就是当传感器组件长成有效载荷后巡检机体会进入的范围;农业无人机用 BLDC 电机:KV、定子尺寸与部分油门扭矩 覆盖带药箱的情形,那里的悬停点在飞行过程中会移动,与本文所述的稳态工况正好相反。一份涵盖 Navigator 系列的制造商发布内容,可在 T-Motor Navigator MN 系列大载重 UAV 电机:官方发布视频 观看。
简短版本:先固定全备重量与旋翼数量,用它们推导出每一条机臂在悬停时必须维持的推力,加上抗风与单电机失效的余量,挑选公布最大推力能够覆盖该数值的最小一份记录,然后才把 KV、母线与螺旋桨一并敲定。此后每一步都是对已经作出的决策进行核对,正是这一顺序,让巡检无人机电机匹配的是任务,而不是数据表。








