FreeRCHobby12090外转子无刷电机结构

　　做航模动力选型这么多年，碰到不少客户找大拉力多旋翼、垂直起降固定翼用的动力单元，12090规格的外转子无刷电机一直是重载级航模、工业级无人机动力段的热门选项，这次拿到的这个测绘结构，是照着实物逆向做的，尺寸贴合度很高，做结构适配的时候能省不少反复核对安装位的功夫。

　　先从实际应用场景说，这类大尺寸外转子无刷电机，主要用在大载重多旋翼植保无人机、长航时垂直起降固定翼无人机、大型航模特技飞机，还有部分轻型电动垂直起降飞行器的动力端，和小尺寸航模电机不一样，12090的定子尺寸够大，能承载的电流上限更高，持续输出扭矩足够带动大尺寸碳纤螺旋桨，单轴拉力能做到十公斤级，多轴搭配的时候能撑起几十公斤的起飞重量，不管是带植保药箱、测绘设备还是应急投送载荷，都能满足动力冗余要求。

　　从结构设计思路来看，这个电机采用典型的外转子结构，转子外壳直接集成螺旋桨安装位，转动惯量匹配大桨的负载特性，运转的时候扭矩输出更平顺，不会出现小电机带大桨的堵转、失步问题。外壳上开的多组镂空槽，一方面是给内部定子绕组散热，大电流持续工作的时候绕组温升很高，镂空结构能让转动的时候形成气流带走热量，避免磁钢高温退磁；另一方面也能减轻转子自重，降低不必要的转动惯量损耗，提升动力响应速度。端盖上的安装孔位是按照行业通用的安装间距做的，适配市面上主流的电机安装座，不用额外做转接件就能直接装到机臂碳管上。

　　说下大家做结构设计最关心的尺寸和安装边界，这个电机的主体外径对应12090命名规则里的120mm级外径，整体轴向高度90mm，中心轴孔的尺寸匹配常用的螺旋桨夹规格，转子底部的出线槽位置留足了三相线的走线空间，不会出现安装后线材被转子剐蹭的问题。要注意的是这个测绘模型里没有包含电机输出轴和部分紧固螺钉，做装配仿真的时候需要自己按照标准件规格补充对应的轴件和螺丝，安装的时候要注意转子和定子的同轴度，要是同轴度偏差太大，高速运转的时候会出现震动，不仅影响动力输出效率，还会加速轴承磨损，缩短电机使用寿命。

　　从功能特性上看，这类外转子无刷电机相比同功率的内转子电机，扭矩密度更高，不需要搭配复杂的减速机构就能直接驱动大尺寸螺旋桨，减少了传动环节的功率损耗，整体动力系统的效率能做到百分之八十以上，对提升航模、无人机的续航时间帮助很大。绕组部分的排布是按照多股并绕的方式做的，能承载更大的持续电流，峰值电流下也不会轻易出现烧绕组的问题，磁钢采用的是高牌号钕铁硼材质，气隙控制在合理范围，既能保证磁通量利用率，也不会因为气隙太小出现扫膛的问题。

　　做整机结构适配的时候，要注意电机安装座的强度匹配，因为大拉力下电机的反扭矩很大，安装座要是刚度不够，飞行的时候会出现机臂共振，影响飞行稳定性。另外电机的三相线接线要对应电调的相序，要是相序接反了电机会出现反转，需要调换任意两相的接线才能正常工作。散热方面，虽然外壳已经做了镂空设计，要是在高温环境下持续大油门工作，还是要注意监测电机温度，避免超过磁钢的耐温上限导致永久退磁。

　　很多新手做大型航模设计的时候，容易忽略电机的安装边界尺寸，比如螺旋桨安装面到电机底座的高度，这个尺寸直接影响螺旋桨和机臂的间隙，要是间隙留小了，大油门下桨叶形变会打到机臂，造成飞行事故，用这个三维模型做装配校核的时候，可以直接测量对应的安装尺寸，提前算好桨臂间隙，不用等实物买回来才发现尺寸不匹配返工。还有转子的转动范围也要做干涉检查，确保电机运转的时候，周围的结构件、线材都不会碰到转动的转子外壳，毕竟这类电机每分钟转速能到几千转，一旦出现干涉，瞬间就会打坏结构件，造成动力失效。

　　另外这个结构的定子固定方式是通过底座的安装孔固定在机臂座上，中心轴承的选型要匹配径向和轴向的负载，因为大螺旋桨转动的时候不仅有径向的离心力，还有拉力带来的轴向负载，轴承要是承载能力不够，飞几个起落就会出现旷量，导致电机震动变大。模型里的轴承位尺寸是按照实物测绘的，选标准轴承的时候直接对照孔径选对应的型号就行，不用再反复测量轴承位的公差。

　　平时做动力系统匹配的时候，除了电机本身的尺寸，还要搭配对应规格的电调，12090电机的持续电流一般在几十安级别，电调的电流余量要留够，至少要比电机的峰值电流高百分之二十以上，避免大油门下电调过流保护。螺旋桨的匹配也要根据电机的KV值来选，高KV的电机配小尺寸桨，低KV的电机配大尺寸桨，搭配不合理的话要么电机过热，要么动力输出不足，用这个模型做整机装配的时候，可以把搭配的螺旋桨、电调模型都导进来做整体的干涉检查，确保整个动力段的结构都没有干涉，重心位置也符合设计要求。