第二章 多旋翼无人机硬件选择
第一节 电动机
电动机是将电能转换成机械能的装置，其作用是为多旋翼无人机提供动力源。
电动机是多旋翼无人机的主要动力源，同时与无人机的飞行姿态密切相关。多旋翼无人机一般采用直流电动机，如图2-1所示。电动机转速的快慢决定了无人机可以承载的重量，同时，其转速改变的快慢也影响了无人机姿态的变换。
图2-1 无人机用直流电动机
一、直流电动机的分类
1. 根据换向方式分类
直流电动机根据换向方式可分为有刷直流电动机和无刷直流电动机。
有刷直流电动机采用机械结构进行换向，存在机械摩擦、换向火花、电磁噪声、制造成本高、维修困难等缺点，很大程度上限制了直流电动机的应用和发展范围。
无刷直流电动机采用电子换向，弥补了有刷直流电动机的缺点。
2. 根据转子类型分类
直流电动机根据转子类型可分为内转子直流电动机和外转子直流电动机。
内转子直流电动机是指转动部分是转子线圈，固定部分是磁极，转动惯量集中在内部转子上，转速较高，如图2-2所示。
图2-2 内转子直流电动机
外转子直流电动机是指转动部分在定子线圈外部，即转动部分是磁极，固定部分是线圈，转动惯量集中在外壳上，而且转动惯量大，转速也相对较低，如图2-3所示。
图2-3 外转子直流电动机
多旋翼无人机使用的电动机属于无刷外转子直流电动机。
另外，还有一种空心杯电动机，如图2-4所示，主要用在玩具遥控飞机上。
图2-4 空心杯电动机
二、电动机的指标参数
1. 电动机型号
电动机型号中都有4位数字，一般前面2位是电动机定子直径，后面2位是电动机定子高度，如型号2208的电动机，表示定子直径是22mm，定子高度是8mm。不同电动机厂家，电动机编号规则会有所不同，但基本上都是电动机的物理尺寸，在选择时要事先了解。
2. KV值
无刷直流电动机KV值定义为转速除以电压，意思为输入电压每增加1V，无刷直流电动机空转转速增加的转速值。无刷电动机一旦做好，其KV值是固定的，不能改变。例如，1000KV电动机，外加1V电压，电动机空转转速为1000r/min；外加10V电压，空转转速为10000r/min。不同KV值的电动机，需要配不同尺寸的螺旋桨。KV值低，配大尺寸的螺旋桨；KV值高，配小尺寸的螺旋桨。
3. 效率
效率的标注单位是g/W。电动机的功率和推力并不是成正比的，也就是说50W的时候为450g推力，100W的时候就不是900g推力，可能只有700g推力。具体效率要看电动机的效率表。无人机正常飞行时，效率保持在合理的范围内，才能够很好地保证续航能力。
4. 磁极数
磁极数就是磁极数量。磁极数量越多，转速越低，转矩越大；磁极数量越少，转速越高，转矩越小。例如，2极电动机与4极电动机在同等电压、同等功率情况下，2极电动机比4极电动机的转速快1倍，但是转矩方面，4极电动机却比2极电动机大1倍。
直流无刷电动机上一般只标有型号和KV值，而电动机其他参数需要厂家提供。
三、电动机的选择
电动机选择应考虑以下因素。
（1）考虑品牌因素。不同品牌的电动机，性能是有差异的，在选电动机之前，应比较各品牌电动机的性能参数和性价比，选择最合适的电动机。没有参数表的电动机不要选择。
多旋翼无人机常用的电动机品牌有朗宇、新西达、银燕等，如图2-5~图2-7所示。
图2-5 郎宇电动机
图2-6 新西达电动机
图2-7 银燕电动机
（2）考虑无人机的运动和抗风。电动机的最大总推力应是起飞重量的1.5倍以上。电动机推力在电动机参数表中可以查到。
（3）电动机型号、KV值、适用锂电节数、螺旋桨要搭配合理，一般对于固定型号的电动机，都有推荐使用的锂电节数和螺旋桨型号。