無人機馬達型錄規格說明 ( I )

近日協助廠商製作無人機馬達商品型錄時，發現無人機馬達與其它類型的馬達在規格定義及描述上有顯著差異，故以本文進行說明解釋。附上台灣製造的無人機馬達規格型錄檔案連結，請參考：

無人機馬達型錄

無人機馬達在型號的編列上往往具有三項馬達資訊，包括了定子矽鋼片的直徑、堆疊厚度以及KV值；如下圖中的編碼為28061200，其中前兩碼28就代表定子直徑為28mm，後續的兩碼06是代表矽鋼片的堆疊積厚為6mm，最後四碼1200為本顆馬達的KV值。

然而其它馬達並不會採用這三項參數來命名，主要是與馬達的使用特性關聯性並不強，無法直接判斷馬達是否符合規格；由上圖可以看到，雖然定子的直徑為28mm，然而整顆馬達完成的直徑尺寸卻為35.2mm，顯然有落差。因此在工業馬達的編碼上，往往直接採用完成外徑做分類，如80框、110框的名稱，直接了當的告知消費者馬達完成尺寸，讓客戶選擇更為方便。

至於告知定子尺寸資訊是否有所幫助，這點可以由下列的馬達轉矩方程式來窺看一二，其中T為轉矩，B是磁力大小，i代表馬達工作電流，L係馬達的長度，D就是轉子外徑，N則為繞線圈數，Sin(δ)是要定義磁場與電場間的角度影響，kt代表馬達轉矩常數。定子尺寸的積厚可以對應到馬達轉矩方程式當中的L；而定子外徑則勉強與D扯上關聯，但又非轉子正確尺寸無法直接使用，僅能間接協助比對，做為不同馬達間的轉矩強弱差異判斷。

透過馬達轉矩方程式說明可知，定子矽鋼片僅能略為判斷馬達的轉矩大小變化，如直徑越大或積厚越厚都將造成馬達轉矩越強；但還須注意，直徑的影響為平方倍，遠大於積厚的差異比例。然轉矩方程式中還有許多相關參數，尺寸僅佔了其中的兩項，是無法完整的判斷其影響趨勢；實際的例子就是鮮少看到超長的馬達，雖然轉矩方程式中告知持續增長L就可以得到更大的轉矩力量，但實務上會導致馬達內部的漆包線圈長度也增加，進而影響電阻值也提高，最終限制工作電流，反而造成馬達輸出轉矩下降，因此馬達加長到某種程度後，會改用直徑變大的手法。

而KV值雖然是對馬達轉速的一種描述方式，但除了無人機與遙控模型類的應用外，其它馬達領域完全不會採用KV值。這當中最主要的原因是速度會受到負載而改變，如下圖中的方塊圖所示，一開始馬達輸入的電壓V，會經過馬達內部的電阻R及電感L影響後，轉換為電流i的形式，在經過轉矩常數kt的比例變化，轉換為轉矩力量T。此時轉矩除了克服本身的慣量J及一些流體阻力Bv之外，最主要就是應付外部負載的阻力Load；若是無人機就是扇葉的風阻，車輛則是地面磨擦力。當轉矩解決掉本身的阻礙，以及外部的力量需求後，剩餘的能量才會抵達最右側，轉換為馬達的角速度ω，此時才會再受到反電動勢的作用，經過反電動勢常數ke，發電返回最左側的電壓處，形成完整的馬達系統迴路。

由馬達系統方塊圖可知，馬達速度ω與電壓V之間的關係是反電動勢常數ke，而方向則是馬達動能剩餘的速度能量，轉換為發電狀態的電能回授。然而無人機的KV值則是反方向的思考，認定輸入電壓經過KV值的比例計算，就是馬達轉速RPM，完全忽略的負載Load的存在；會有此種誤解，主要是過往的模型玩具當中，相對馬達所產生的力矩而言，負載確實相對弱小到可以忽略不計的情況，所有的能量都會轉換為速度展現，才導致此項參數沿用至今。對於模型玩具等級的應用，無人機還可以保持著參考的KV值做控制，但隨著規格的增加，無論是反應速度以及載重能力的需求，負載已然無法輕視，那KV值也就越來越不準確了。

而正規的馬達會採用轉矩常數kt作為扭力的評估，kt越高的馬達代表電流所生成的轉矩越大；用反電動勢常數ke則是作為無載轉速的判斷，而非負載轉速的預估。但由於這兩項常數值，實際上還會受到馬達工作溫度的影響而變化，因此一般馬達也不會將這些常數項作為產品的型號定義，僅會列於規格書中，讓客戶比較參考而已。

另外需注意，反電動勢常數的單位為(V.s/rad)，以中文描述就是反電動勢電壓值(V)除以角速度(rad/s)，因此反電動勢常數越高，代表馬達無載的最高轉速越慢。而KV值得單位為(RPM/V)，也就是馬達轉速(RPM)除以電壓(V)，則當KV值越高，代表馬達轉速越快。藉此可知，反電動勢常數ke與KV值雖然都是用於描述馬達電壓與轉速的關係式，但卻是兩個定義相反的參數，不可混為一談。

附上台灣製造的無人機馬達規格型錄檔案連結，請參考：

無人機馬達型錄

重點整理：

不同領域就會有不同規格定義，切忌搞混。

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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