無人機馬達型錄規格說明 ( II )
前一篇針對了無人機馬達常見的型號編碼進行說明，再來就進入更詳細的商品規格中，來看看無人機馬達與傳統馬達有何差異性。附上台灣製造的無人機馬達規格型錄檔案連結，請參考：
由於馬達為一電能輸入轉換為動能輸出的機構，因此會優先探討電能的相關參數，也就是電壓(V)及電流(i)這兩個部分，另外還會將電能轉換為輸入功率(W)，方便後續作為能量轉換效率的參考比對。傳統馬達在電能的部分，還需要區分為交流電與直流電兩種型態，而無人機的電力來源較為單純，採用電池裝置是為直流電源。在傳統的直流電應用中，大多會提供穩定的電壓源，如12V，24V或是電子產品常見的3.3V或5V等等，故在電壓的規格描述上都僅須標示單一電壓數值即可。
然而可以從下圖的無人機馬達規格表中可發現，無人機馬達則更常標示的是電池規格，如2S或是4S等等資訊，並不會直接列出電壓值；其實1S的電位為3.7V，因此2S即代表7.4V的電壓值，以此類推並非難以換算。之所以不直接標示電壓值，主要是電池會有的衰退影響，每顆電池的理想飽和電位為3.7V，但會隨著使用情況及壽命老化等因素，導致電位值有較大的衰減量；舉例來說，使用者認定的3.7V，在長期運用候可能僅剩下3.4V的狀態，但消費者往往覺得仍然可以持續使用，僅是使用特性會衰弱而已。在無法精準的掌握電池狀態之情況下，改採電池規格對工作電源的描述，不妨為一種折衷的選擇。
無人機馬達規格表
此外，這種電壓值的變化，是會大幅影響馬達特性的；若以無人機馬達愛用的KV值來作比對，假設一顆KV值為1000的馬達，代表3.7V時馬達轉速可以達到3700RPM，但若遇到電池衰減僅剩3.4V時，那轉速會僅剩3400RPM，將近下降了10%左右。反之原本使用2S電池的情況下，對應的工作電壓為7.4V，代表此顆馬達最高轉速可達到7400RPM；但將其改用4S電池，電壓增加至14.8V，可使得馬達轉速拉高至14800RPM。雖然可以藉由採用高電位的電池來提升馬達工作轉速，但需注意扇葉能承受的機械強度限制，避免過高的離心力導致扇葉破裂的危險，亦包括馬達內部的磁鐵，同樣會受到離心力作用而造成破裂損壞。
有鑑於此，無人機馬達會標示適合的電池規格範圍，一方面避免過低電壓導致馬達效率不佳，工作效果不好之外，還要防止過於高速運轉所可能造成的損壞問題；傳統馬達則大多僅標示單一的工作電壓數值，並不會有提供電壓範圍的概念。
而針對電流的限制，主要是來自電子元件的規格上限以及馬達耐溫的極限這兩方面，下表即為電子元件會直接告知的運作範圍；然而電子元件影響的其實是驅動器，即便馬達標示最大電流為100A，但只要驅動器的工作上限為40A，那最終動力系統的極限值就會鎖定在40A。故在馬達規格書內所標示的電流，應該是受到馬達耐溫極限的影響；因過大的電流會產生巨大的導通銅損，這些損失最終會轉換成熱的形式產生，進而造成馬達溫度大幅增加，一但溫昇超過馬達內部材料的最高耐溫極限，就會造成馬達燒毀故障。
電子元件規格表
因此工作電流的上限，對於馬達而言，其實是散熱能力的表現；倘落散熱能力良好，就能扛住更多的銅損，接受更大的電流進入。然而散熱的問題較為複雜，如下圖所示，包括機構組裝影響的熱傳導，無人機的風葉所帶動的熱對流，以及自體的熱輻射效應。因散熱往往有著眾多的變化要素，故馬達的電流上限，往往是個保守的預估值；實際應用上最好的解法，其實是安裝個溫度感測器於馬達內部，即便是家中的電風扇馬達，內部都有個溫度保險絲，來確保馬達不會過熱燒毀。
熱力學
反倒是無人機馬達內部並無任何的溫度保護裝置，依筆者過往協助開發的經驗，都是採用實測來觀察馬達是否會燒毀故障；若此台無人機測試確認會過熱，就升級馬達內部材料的耐溫等級，如將漆包線的耐溫從原本的155度提升到180度，若撐不過就更換為200度的線材，目前最高紀錄是拉高到230度。提高馬達內部材料的耐溫是一種方向，但往往會增加材料成本；另一種做法就是降低無人機的運作規格，也就是降低最大電流的上限或是工作時間，確保馬達及驅動器不會損壞。最認真的解決辦法，其實是重新設計系統的散熱條件，但因要會技術領域較為複雜，反而鮮少遇到廠商會投入研究。
由上述說明可以理解，為了確保馬達及驅動器的安全，同時透入較低的費用，最簡單的方式就是限制工作電流，因此規格書中都會明確的標示電流相關資訊。
一般而言馬達在討論功率時其實有兩種可能，分別為輸入功率(Input Power)以及輸出功率(Output Power)，輸入功率就是電壓與電流的乘積，輸出功率為轉矩與速度的乘積；但若未標示輸入或是輸出時，絕大部分是在描述輸出功率，但無人機則相反，是以輸入功率為主，這點需要注意。由下圖的無人機規格書可以發現，在功率處有標示時間180秒，這就是上文中對電流限制的一種保護措施，降低工作時間，避免溫昇過熱，故此處描寫的是輸入功率。再對照下方電壓11.32V，而電流為4.21A，功率就會是11.32乘上4.21等於47.6572W，故功率標示約分後為47.47W；由此可以判斷，無人機馬達中的功率標示係以輸入功率為主。
無人機馬達規格書
其實輸入功率很容易計算，只要有工作電壓及電流，即可簡單計算求得，但輸出動能的轉矩及速度資訊相對較難獲取，因此傳統馬達大多傾向標示輸出功率，直接告知馬達輸出能力方便客戶挑選。無人機馬達不同於傳統馬達，著重於輸入功率的描述，還是受到電池的關係，輸入功率是可以直接對比電池容量規格的；若以300W無人機馬達為例，當電池容量標示為300瓦時(Wh)，就代表可以運行一小時，使用者可以簡單地將電池容量除以輸入功率，來判斷運行時間，這資訊對無人機應用上更為直接方便。
而在無人機馬達中輸出功率被忽略，就與無人機偏好以KV值挑選馬達的原因相同，源自於遙控模型時期的馬達規格遠大於負載需求，客戶並不需要在意負載規格，當然也就不用知道輸出功率的相關資訊。
附上台灣製造的無人機馬達規格型錄檔案連結，請參考：
重點整理：
產品需求會影響零件規格的標示。
特別申明：筆者目前確認國內有自製無人機馬達能力的廠商，商業規格請找虹印機電，軍規請找六俊電機。筆者會知道，是因為這兩家有購買無人機馬達的生產設備，因此確認他們有生產能力。
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