無人機馬達：缺點紀錄 2024 ( II )

十分意外的第二篇，沒想到這麼快又發現值得討論的缺點。主要是在協助客戶整理無人機馬達型錄時，發現大陸業者所標示的無人機馬達工作電壓的範圍於寬鬆；將其規格參數丟入程式演算馬達特性曲線數據時，驚覺在低電壓的條件下，性能表現得異常慘烈，故想特別紀錄說明之。

傳統馬達都是採用單一電壓值來工作，也就是電壓不變的情況下，藉由馬達電流的變化來應付負載的改變。然遙控玩具的應用，則是反其道而行，直接調變工作電壓，來對馬達輸出特性進行調整，因此可以從下圖中發現，此顆無人機馬達標示的額定電壓為6-12S，其中S代表3.7V，因此工作電壓範圍是22.2~44.4V，達到一倍的落差；即便以絕對值的角度來看，也有20V以上的差異，是相對大的比例。

如此大的工作電壓落差，最直接影響的就是馬達轉速，若以無人機喜愛使用KV值來判斷，上圖中的馬達KV值為220，則代表使用6S電池時，最高轉速為6*3.7*220=4884RPM；但若改採用12S電池時，對應轉速為12*3.7*220=9768RPM。電壓的降低或提高，除會造成馬達轉速的變化，包括了轉矩、輸出功率及效率數據，若沒有採用電流控制的模式，僅是單純的變動工作電壓，就會造成馬達輸出特性直接下降的不良影響。下圖中的實線段就是12S電池規格的馬達輸出特性，而虛線段就是6S電池時的特性；比對之後可以發現，若無採用高階的控制技巧以及預期性的馬達規格設計，則輸出轉矩及轉速這兩項參數是直接砍半的狀態，連帶造成輸出功率亦大幅下降，而馬達能量轉換的最高效率部分，則是從83.11%降到76.91%，降低了6.2%，已是相對影響最小的變化。

傳統馬達的應用當中，優先注重轉矩數值，若要進行轉速調整的情況下，仍須維持一定的電流值來確保輸出力量的足夠；即便進行轉速調整時，同樣會藉由降電壓的手段來降低馬達工作轉速，但並不會以額定工作電壓的方式來標示。無人機的調速概念，應當如同傳統馬達一致，因此這種較大的可用電池範圍，應該僅是描述此顆馬達可是配的電池規格。

然而可以發現，無論是力量或是速度的表現，6S與12S的落差都十分龐大，已然可以視為兩種不同動力的馬達，因此馬達在設計時會落入一種尷尬的狀態；若以12S的規格來看，這顆馬達過於強大，如同拿大砲打小鳥，使得經濟效益不高；但從6S的角度出發，又導致馬達的能量轉換效率偏低，應用效果不好。兩種工作電壓的兼顧，最終往往是兩邊都不討好，皆會產生明顯的缺失，無法盡善盡美。

傳統馬達上，遇到工作電壓的差異，往往還是直接調整馬達規格，列為不同的型號，而告知客戶可以範圍式的使用，才能抓住產品的甜蜜點，達到最佳使用效益。但缺點就是產品規格眾多，消費者在挑選上的難度增加，也是另一種困擾。

重點整理：

技術本位，抑或是使用者本位，是個難題。

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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