如何選擇FPV電機？

如何根據馬達規格選擇馬達？

在決定選擇哪種馬達之前，請務必清楚了解您計劃打造的無人機的尺寸和重量。這些知識將極大地影響無人機的性能和功能。請允許我根據您建造的特定無人機，指導您確定合適的馬達尺寸。但是，如果您主要想打造一架 5 英寸的 FPV 無人機，請直接跳到「馬達尺寸」部分。

選擇馬達時應牢記幾個關鍵因素：

1. 馬達重量：馬達本身的重量是一個重要的考慮因素，因為它直接影響無人機的整體重量。較重的馬達可能需要更大的機架和更強大的組件來彌補，這可能會影響無人機的靈活性和飛行時間。

2. 功率（推力）：馬達產生的功率，通常稱為推力，決定了無人機的起飛、載重和有效操控能力。推力以克或磅為單位，應根據無人機的預期用途和重量要求進行選擇。

3. 效率（克/瓦）：效率是衡量引擎將電能轉換為推力的效率的指標。通常以每瓦電能產生的推力克數來表示。效率更高的引擎可以提供更佳的飛行時間並降低能耗。

4. 扭矩和響應（轉速變化）：扭矩是指馬達產生的扭力，轉化為螺旋槳的旋轉運動。它影響無人機的加速、轉向和保持穩定性。具有良好扭力特性的馬達將確保平穩、靈敏的飛行。轉速（RPM）變化表示馬達在不同負載下保持恆定轉速的能力。

考慮這些因素將幫助您在選擇符合無人機尺寸、重量和預期性能的馬達時做出明智的決定。

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有刷馬達和無刷電機

了解有刷電機和無刷電機：定義、區別、應用以及如何選擇合適的電機

介紹：
在電動馬達領域，兩種流行的選擇是刷馬達和無刷馬達。這兩種技術各有特點，適用於不同的應用。對於任何涉足機器人、無人機或其他馬達驅動專案的人來說，了解有刷馬達和無刷馬達的定義、區別、應用場景以及如何選擇至關重要。在本文中，我們將探討這些方面，以幫助您做出明智的決定。

1.定義：
- 有刷馬達：有刷馬達是一種利用電刷和換向器將電流傳送至馬達電樞或線圈繞組的馬達。電刷與換向器物理接觸，使電流流動並產生旋轉運動。

- 無刷馬達：相較之下，無刷馬達不依賴電刷或換向器。它們採用電子換向，利用感測器和控制器切換馬達繞組中的電流，從而產生旋轉磁場並產生運動。

2. 區別：
- 結構：有刷馬達結構較簡單，零件較少，包括轉子、定子、電刷和換向器。無刷馬達結構更複雜，通常由具有永久磁鐵的轉子、定子中的多個線圈、感測器和控制器組成。

- 效率：無刷馬達通常比有刷馬達更有效率。有刷馬達因電刷產生的摩擦和熱量而存在能量損失，而無刷馬達則消除了這些損失，從而提高了整體效率。

- 保養：有刷馬達因電刷磨損，需要定期保養。而無刷馬達無需更換或維護電刷，幾乎無需維護。

- 耐用性：無刷馬達比有刷馬達壽命更長。由於無刷馬達的電刷和換向器之間沒有物理接觸，因此磨損極小，從而降低了故障的可能性。

3.應用場景：
- 有刷馬達：有刷馬達通常用於需要簡單控制、低成本和中等性能的應用。它們適用於玩具、低成本無人機、基礎機器人以及優先考慮成本和簡易性的小型專案。

- 無刷馬達：無刷馬達是高性能、高效率、高精度和高耐用性應用的首選。它們廣泛應用於專業無人機、高端機器人、電動車、工業自動化以及任何需要可靠高效能馬達控制的應用。

4.選擇合適的馬達：
- 考慮應用：評估專案的具體要求，例如功率、速度、扭力和精確度。高性能和高精度應用更適合無刷電機，而預算有限的簡單項目可能更適合有刷電機。

- 效率和能耗：如果能耗和更長的電池壽命是重要因素，無刷馬達是更好的選擇，因為它們效率更高、功耗更低。

- 成本考慮：有刷馬達通常比無刷馬達更實惠。如果預算有限且對高性能要求不高，有刷馬達或許是合適的選擇。

- 維護與壽命：評估免維護無刷馬達的便利性是否優於有刷馬達偶爾的維護要求。

結論：
在有刷馬達和無刷馬達之間進行選擇需要仔細考慮性能要求、效率、成本、維護需求和使用壽命等因素。有刷馬達適用於性能要求較低的簡單項目，而無刷馬達則在對效率、精度和耐用性有更高要求的應用中表現出色。透過了解定義、差異、應用場景和關鍵考慮因素，您可以做出明智的決定並選擇適合您特定需求的馬達。

估算FPV無人機的重量和尺寸

在考慮FPV無人機的總重量時，請務必考慮所有組件：機架、飛控 (FC)、電調 (ESC)、馬達、螺旋槳、接收器 (RX)、圖傳 (VTX)、天線、電調、鋰電池、GoPro等等。雖然不必100%準確，但仔細估算至關重要。與其動力不足、起飛吃力，不如高估重量，擁有充足的動力。

要準確估算無人機的重量和尺寸，請遵循以下準則：

1. 組件評估：盤點您計劃在 FPV 無人機中添加的所有組件。這包括框架、飛控、電調、馬達、螺旋槳、接收機、圖傳、天線以及電源（通常為鋰電池）等基本組件。此外，還要考慮您可能想要添加的任何額外設備，例如 GoPro 相機或其他配件。列出一份詳盡的清單，確保不會遺漏任何組件。

2. 組件重量評估：研究並收集每個組件的重量資訊。製造商通常會提供其產品的重量規格，您可以在產品清單、技術文件或製造商網站上找到。記下每個組件的重量，然後將它們加起來，粗略估算總重量。

3. 考慮安全裕度：建議在估算體重時考慮安全裕度。這意味著在估算的總重量中添加一個小的緩衝，以應對任何不可預見的變化、測量誤差或未來可能添加的其他組件。通常建議的安全裕度約為 10%，但您可以根據具體情況和偏好進行調整。

4. 尺寸估算：估算無人機尺寸時，請考慮機架尺寸、螺旋槳長度和直徑以及其他可能影響整體尺寸的因素。確保機架能夠容納所有組件，並提供足夠的空間進行正確的安裝和佈線。

透過仔細估算FPV無人機的重量和尺寸，您將更了解其功能和性能。此外，這還能幫助您選擇合適的馬達、電池和其他能夠承受預期負載的組件。請記住，最好高估重量並預留充足的動力，而不是因為推力不足而導致起飛困難。

確定無人機的推力要求

計算無人機馬達和螺旋槳組合所需的最小推力對於確保最佳性能至關重要。透過估算無人機的總重量，您可以確定穩定飛行和機動性所需的適當推重比。在本詳細指南中，我們將探討確定推力需求的過程，並針對不同類型的無人機和飛行方式提供建議。

1. 總重量估算：
首先，您需要估算無人機的總重量。考慮所有構成總重量的組件，包括機架、飛行控制器、電子調速器、馬達、螺旋槳、電池、攝影機/雲台裝置以及任何其他配件。從製造商或透過線上資源收集每個組件的重量規格。

2. 推力經驗法則：
一般來說，所有馬達產生的最大推力總和應至少為無人機總重量的兩倍。這項原則確保了足夠的推力以實現穩定飛行，並保證了響應速度和起飛能力。推力不足會導致控制反應不佳，並導致無人機難以起飛。

例如，如果您的無人機重量估計為 1 公斤，那麼在油門全開的情況下，所有馬達產生的總推力至少應為 2 公斤。這意味著在四軸飛行器配置中，每個馬達應至少產生 500 克的推力。請記住，擁有比實際需求更大的推力總是有利的，可以提供額外的動力餘裕。

3. 不同類型無人機的推重比：
所需的推重比取決於無人機的類型和預期用途。以下是一些建議：

競速無人機：對於競速無人機來說，高推重比（通常稱為功率重量比）對於快速加速和靈活性至關重要。此類無人機的推重比通常為 10:1 甚至 14:1，以實現快速速度和靈活操控。然而，請注意，較高的推重比會使無人機更難操控，尤其對於初學者而言。

- 特技和自由式無人機：對於特技和自由式飛行，建議推重比至少為 5:1。這可以在靈活性和控制性之間實現良好的平衡，在保持穩定性的同時，實現令人印象深刻的操控和翻轉。

- 空拍無人機：即使您打算駕駛速度慢且穩定的空拍設備，也建議推重比高於 3:1 甚至 4:1。這樣即使在有風的情況下也能確保更好的控制和穩定性，並為相機和雲台等額外有效載荷留出空間。

4.需要考慮的因素：
選擇合適的推重比時，請考慮駕駛技能和經驗等因素。推重比越高，靈活性和加速度就越高，但可能需要更精細的控制輸入。初學者可能會發現控制增加的動力頗具挑戰性，因為即使是輕微的油門調整也可能導致飛機快速上升。建議逐步適應更高的推重比，以避免事故發生並確保飛行安全。

此外，更高的推重比可以使您的無人機處理意外情況，例如突然的陣風或需要快速機動，為可控飛行提供安全緩衝。

結論：
確定無人機的推力要求是實現最佳性能和控制的關鍵步驟。透過估算無人機的總重量，並根據無人機類型和預期用途遵循建議的推重比，您可以確保穩定的飛行特性、機動性和愉悅的飛行體驗。請記住考慮您的駕駛技能水平，並隨著經驗的累積逐漸適應更高的推重比。

馬達尺寸說明：了解組件和注意事項

當談到 RC 世界中的無刷馬達時，馬達尺寸通常以四位數字表示，表示為 AABB：

- “AA”表示定子寬度或定子直徑，以毫米為單位。
- “BB”代表定子高度，也以毫米為單位。

為了充分了解馬達尺寸，深入研究組成無刷馬達的關鍵部件非常重要。

1.電機定子：
電機定子是馬達的固定部分，由多個金屬線圈（通常稱為繞組）組成。線圈導線經過精心纏繞，形成多個線圈，並塗上漆包線以防止短路。當電流流過這些定子線圈時，會產生磁場，該磁場與轉子上的永久磁鐵相互作用，從而產生旋轉運動。

2.磁鐵：
永久磁鐵在馬達內產生固定磁場。在 FPV 馬達中，這些磁鐵使用環氧樹脂牢固地固定在馬達罩殼內部。這些磁鐵產生的磁場與定子線圈產生的磁場相互作用，從而促進馬達旋轉。

3. 摩托鈴：
馬達罩殼是馬達內部磁鐵和繞組的保護殼。電機罩殼通常由鋁等輕質金屬製成，不僅可以保護內部組件，還起到冷卻的作用。有些馬達罩殼的設計類似微型風扇，巧妙地引導氣流流過馬達繞組，有助於馬達運轉時散熱。

4.電機軸：
馬達軸連接到馬達罩，是將馬達產生的扭矩傳遞到螺旋槳的主要部件。螺旋槳安裝在馬達軸上，由馬達產生的旋轉力驅動。

考慮馬達尺寸：
增加定子的寬度或高度會導致定子體積增大，包括永久磁鐵和電磁定子線圈的尺寸。體積的增加會直接影響馬達的扭矩能力。定子越大，馬達就能以更快的速度驅動更大更重的螺旋槳，從而產生更大的推力。然而，這種性能提升的代價是消耗更多電流，以及馬達體積更大、重量可能更重的缺點。此外，由於慣性增加，較大的定子往往響應速度較慢。

選擇馬達尺寸時，必須在扭力需求、所需推力和反應速度之間取得平衡。為了確保最佳性能，必須考慮無人機的重量和尺寸、預期飛行特性以及功率需求等因素。

了解馬達尺寸的複雜性及其對馬達性能的影響，對於選擇適合您特定需求的馬達至關重要。透過仔細考慮定子的寬度、高度及其對扭矩、推力、重量和響應能力的影響，您可以做出明智的決定，從而提升無人機的整體性能和效率。

比較更高和更寬的定子：需要考慮的因素

分析馬達定子時，必須檢視寬度和高度對馬達性能的影響。本文將探討更高和更寬的定子之間的差異，並考慮其反應能力、冷卻能力、功率和效率。

1.響應能力：
由於定子質量與旋轉軸的距離增加，較寬的定子具有較大的慣性。因此，這些馬達需要更多的能量來改變轉速，與具有相同定子體積和扭矩輸出的較窄、較高的定子相比，它們的響應速度較慢。慣性的增加會影響靈活性和快速機動性，尤其是在高速競速或自由式無人機中。

2.冷卻：
較寬的定子由於頂部和底部的表面積較大，因此具有更好的冷卻潛力。有效的冷卻對於保持馬達性能至關重要。隨著馬達在運作過程中升溫，其產生磁通量的能力會下降，進而影響效率和扭力輸出。更寬的定子增加的表面積可以改善散熱，促進更有效的冷卻，並有助於保持最佳的馬達性能。

3.力量：
定子的寬度會影響馬達罩上磁鐵的尺寸。較寬較短的定子通常會導致罩上磁鐵尺寸較小，這可能會影響馬達的功率輸出。與較窄較高的定子相比，較小的磁鐵可能會導致功率輸出略微降低。務必根據所需推力和馬達的具體應用來考慮功率需求。

4. 效率和壽命：
更寬的定子允許使用更大的軸承，這對馬達的效率、平穩性和使用壽命都有積極的影響。更大的軸承尺寸可以增強穩定性並減少摩擦，從而提高馬達的整體性能。高效平穩的運轉可以延長馬達的使用壽命。

選擇正確的定子尺寸：
確定更寬還是更高的定子更合適取決於您的特定飛行風格和要求。對於搭載 GoPro 相機等重型有效載荷的 Cinewhoops 無人機來說，更寬的定子因其更佳的冷卻性能而更有利。另一方面，對於注重速度和反應能力的競速或自由式無人機來說，更高的定子可能更適合。

要注意的是，定子越大並非越好。在某些情況下，使用明顯更寬或更重的馬達可能不會帶來明顯的好處，甚至可能會因重量增加而導致反應速度下降。請考慮螺旋槳的尺寸、重量和扭矩要求，以確保您的特定設定獲得最佳性能。如果您需要在不增加重量的情況下提高性能，那麼更高KV值的馬達可能是合適的選擇。

總而言之，在更高和更寬的定子之間進行選擇，需要在響應速度和冷卻性能之間找到適當的平衡。每種方案都有其優點和注意事項，最終決定應基於您的飛行風格、具體的無人機配置和性能目標。了解這些因素將使您能夠做出明智的選擇，從而優化無人機的馬達性能。

馬達扭矩

馬達扭矩對 FPV 無人機的性能和響應速度至關重要。高扭力馬達具有諸多優勢，包括更快的反應時間、更快的轉速變化、更小的螺旋槳洗流振盪以及更靈敏的整體性能。在本節中，我們將探討影響馬達扭矩的因素，以及根據扭矩需求選擇馬達時的注意事項。

影響馬達扭矩的因素：

1. 定子尺寸（體積）：
定子尺寸（以體積衡量）是決定馬達扭矩的關鍵因素。定子尺寸採用圓柱體體積公式計算，該公式考慮了定子的半徑和高度。通常，定子體積越大，扭矩越大。例如，比較定子體積為 2660.93 的 2207 電機與定子體積為 2492.85 的 2306 電機，2207 電機的扭矩較大。

2.材料：
所用磁鐵的類型和銅繞組的質量也會影響馬達扭力。高品質的磁鐵和精心設計的銅繞組有助於高效產生扭矩。

3.電機結構：
馬達結構的各個方面，例如定子和磁鐵之間的氣隙、馬達的極數以及其他設計考慮因素，都會影響扭力輸出。採用優化結構技術的馬達可以提供更高的扭矩性能。

根據扭矩選擇馬達時的注意事項：

1. 定子體積與重量：
比較馬達時，必須同時考慮定子的體積和重量。如果兩台馬達的定子體積相似，則在其他因素相同的情況下，通常更傾向於選擇重量較輕的馬達。選擇更輕的馬達有助於減輕整體重量，並提升無人機的靈活性和機動性。然而，根據具體應用，在重量和扭矩需求之間取得平衡至關重要。

2.特定應用的考慮因素：
馬達的扭矩要求取決於預期應用和飛行方式。對於不需要太大油門就能保持飛行的輕型無人機，低扭力馬達可能就足夠了。當與較輕螺距螺旋槳搭配使用時，這些馬達可以用較小的扭矩旋轉，從而提高效率。在這種情況下，可以選擇更小更輕的馬達來降低無人機的整體重量。

3. 平滑度與響應度：
值得注意的是，高扭力馬達的轉速變化很快，可能會導致飛行不穩定和性能下降。在追求平穩性而非即時反應的情況下，選擇扭矩略低的馬達可以帶來更順暢的飛行體驗。此外，高扭力電機會在電力系統中產生更多的電壓尖峰和電噪聲。確保最佳的雜訊濾波對於緩解電噪聲引起的陀螺儀性能問題和飛行震盪至關重要。

結論：

馬達扭矩顯著影響 FPV 無人機的性能和響應能力。高扭力馬達可提供更快的反應時間和更佳的轉速變化，進而提升整體飛行特性。根據扭力需求選擇馬達時，應考慮定子尺寸、材料、馬達結構、重量以及特定應用等因素。透過在扭矩和其他性能因素之間取得適當的平衡，您可以優化飛行體驗，並為您的 FPV 無人機實現理想的響應能力和流暢度。

了解馬達KV：轉速和電壓的影響

馬達的KV額定值是遙控馬達領域的重要參數。它表示在不連接任何負載（例如螺旋槳）的情況下，施加1V（1伏特）電壓時馬達每分鐘的轉速（rpm）。本文將探討電機KV的概念、其重要性以及影響它的因素。

1. KV定義與計算：
馬達的KV值表示在特定電壓下馬達所能達到的轉速。例如，一台2300KV的馬達由3S鋰聚合物電池（12.6V）供電，在未安裝螺旋槳的情況下，其轉速約為28,980 RPM（2300 x 12.6）。需要注意的是，KV值通常是馬達製造商提供的粗略估算值。

2.螺旋槳載重的影響：
當螺旋槳連接到馬達時，由於空氣阻力，轉速會顯著下降。 KV 值較高的電機會嘗試使螺旋槳旋轉得更快，從而產生更大的推力和功率（同時消耗更多電流）。相比之下，KV 值較低的馬達通常搭配較大的螺旋槳，而 KV 值較高的馬達則更適合搭配較小、較輕的螺旋槳。

3.影響馬達KV值的因素：
馬達的 KV 值取決於定子中銅線繞組的數量。通常，繞組匝數越多，KV 值越低，匝數越少，KV 值越高。馬達內部磁鐵的強度也會影響 KV 值，因為磁體越強，KV 值就越高。

4. 螺旋槳尺寸和馬達發熱的考量：
高千伏馬達與過大的螺旋槳搭配使用，會使馬達在高速旋轉時承受過大的壓力。扭矩需求的增加會導致更高的電流消耗和發熱。過熱會導致馬達線圈的保護塗層熔化，從而造成電氣短路和潛在的燒毀。因此，相同尺寸的 KV 值較高的馬達比 KV 值較低的馬達更容易發熱。

5. 對電流和電壓限制的影響：
KV額定值也會影響馬達的電流和電壓限制。 KV較高的馬達通常繞組較短，電阻較低，從而降低了最大額定電壓，並增加了馬達-螺旋槳組合的電流消耗。請務必參考馬達產品頁面，以了解有關允許電壓和最大電流的規格。

6. 選擇合適的電池電壓KV：
雖然可以調整 Betaflight 中的「電機輸出」限制，以便使用更高電壓的電池和更高 KV 的電機，但這種解決方法可能會給電調帶來壓力並導致問題。通常建議根據您打算使用的電池電壓選擇合適的 KV 電機，而不是依賴輸出限制。這可以確保相容性並最大限度地減少潛在問題。

結論：
了解馬達的 KV 額定值對於選擇合適的馬達-螺旋槳組合併確保最佳性能至關重要。 KV 值決定了馬達在給定電壓下的轉速，從而影響推力、功率和發熱量。透過考慮螺旋槳尺寸、散熱、電流和電壓限制等因素，並根據電池電壓選擇合適的 KV 電機，您可以優化遙控模型的設置，並獲得可靠且高效的飛行體驗。