70毫米12叶涵道动力无刷电机结构

　　做航模动力系统选型的时候，涵道动力单元的匹配一直是不少固定翼、多旋翼方案里容易踩坑的环节，尤其是70mm级别的涵道动力，既要兼顾推力输出的线性度，又要控制整体重量和安装边界，还要匹配电调的电流承载能力，很多新手在选这类动力的时候，往往只看标称KV值，忽略了叶轮和电机本体的匹配设计，最后装出来的飞机要么推力不足，要么电流过载烧电调，甚至出现叶轮动平衡失效打坏涵道壁的问题。这次的12叶70mm涵道配套电机，在结构设计上首先考虑的就是和涵道壳体的同轴度配合，电机的安装法兰边做了定位止口，和标准70mm涵道筒的内壁止口间隙控制在0.05mm以内，装配的时候不需要反复调整同轴度，只要把法兰螺丝锁紧就能保证叶轮旋转的时候不会蹭到涵道壁，这点对于批量组装航模的工作室来说，能省不少调试的时间。

　　从实际应用场景来看，这类KV2600级别的70mm涵道动力，主要适配6S锂电供电的中型涵道固定翼，比如像仿真战斗机像真机，还有部分垂直起降的固定翼垂直起降段的动力补充，12片叶轮的设计相比常见的5叶、6叶涵道，在相同转速下的排气流速更均匀，推力的线性度更好，尤其是在飞机做小油门巡航的时候，不会出现3叶、5叶涵道那种低转速下推力抖动的问题，对于像真机的飞行手感提升很明显。电机本体的定子绕组采用了多股并绕的走线方式，槽满率控制在78%左右，既保证了大电流下的过流能力，又不会因为绕组太满影响定子的散热，毕竟涵道工作的时候，电机本身是处于涵道进气道的中心位置，进气气流会直接扫过电机外壳的散热筋，这次的电机外壳做了12条轴向的散热筋，和叶轮的叶片数量对应，气流经过散热筋的时候不会产生额外的紊流，既提升了散热效率，又能降低涵道工作时的风噪。

　　在安装边界上，电机的轴向长度做了严格控制，从安装法兰面到电机轴输出端的长度控制在28mm以内，搭配标准70mm涵道筒和12叶叶轮的时候，叶轮和涵道唇口的间隙能稳定控制在1.2mm，这个间隙值是经过多轮测试选出来的，间隙太小的话，一旦电机轴在大推力下出现微小的形变，叶轮就会蹭到涵道壁，间隙太大的话，叶轮边缘的气流泄漏会增加，推力损失能到15%以上。电机的输出轴采用了4mm的硬化钢轴，轴伸端的扁位做了2mm的铣边，和叶轮的轴孔配合的时候，不需要额外打胶防松，只要把顶丝锁紧在扁位上，就能承受大油门下的扭矩输出，不会出现叶轮和电机轴相对滑动的问题。

　　从设计思路上来说，这类涵道电机没有盲目追求高KV值带来的极限推力，而是把重点放在了动力输出的平顺性和长时间工作的可靠性上，毕竟不少玩涵道像真机的玩家，一个起落的飞行时间能到5-8分钟，不像竞速机那样只追求短时间的极限推力，电机的绕组耐温等级做到了180级，配合涵道自身的气流散热，在连续满油门工作30秒的情况下，电机外壳的温度能控制在75摄氏度以内，不会出现退磁的问题。另外电机的轴承采用了双轴承支撑结构，前端轴承靠近叶轮安装位置，能承受叶轮旋转时产生的径向载荷，后端轴承做了波形垫圈预紧，消除了轴承的轴向间隙，在飞机做剧烈机动的时候，电机轴不会出现轴向窜动，保证叶轮的旋转平面始终和涵道轴线垂直，减少动平衡失效的概率。

　　在实际选型匹配的时候，要注意这类12叶涵道的工作电流比同尺寸的少叶涵道要高一些，搭配6S锂电的时候，满油门电流大概在65A左右，电调要选80A以上的规格，供电线的线径要用到12AWG以上，避免线损过大导致的动力不足。另外安装的时候，电机的三个出线要顺着涵道筒的内壁走线，不要凸到涵道的流道里面，不然会打乱气流，不仅损失推力，还会产生额外的风噪。如果是用在垂直起降的飞行器上，还要注意电机的安装座要做减震处理，因为涵道动力的振动频率比普通螺旋桨动力要高，减震垫的硬度选40度的硅胶垫比较合适，既能过滤振动，又不会因为减震垫太软导致动力轴线偏移。