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A.K.E ICEcold
冰峰雷电450R35-F无刷马达


作者:5iMX
E-mail:info@5imx.com
:: 图文版权归5iMX.com所有,未经允许谢绝转载 ::


A.K.E冰峰雷电450R35-F无刷马达是专为3D电直设计的高性能无刷马达,它最显著的特征是在马达的转子顶部安装了一个高效率的主动散热器,当马达运转时,冷空气从马达底部被吸入,再经转子顶部的散热器排出,从而带走定子和转子产生的热能。较不安装主动散热器时,马达的工作温度低10℃左右。更低的工作温度意味着更高的工作效率,一定能为您增添更多飞行乐趣!



A.K.E冰峰雷电450R35-F无刷马达

 

  一、温度为什么能进一步降低

  除了马达本身要采用高品质的原料,以提高工作效率进而达到温度降低的目的,加装主动散热装置能够进一步控制工作温度提高工作效率。A.K.E冰峰雷电450R35-F所采用的高效率主动散热器是由铝合金材料加工而成的,它被安装在450R35的转子顶部,跟随转子一同运转,在>30000RPM的转速下,它所产生的强大气流,即使是在20cm外也能用手感知。整颗马达的转子周围,360度内,都被转子顶部这股强大的高速外喷气流包围;同时在马达的底部空隙处,由于负压的作用产生吸力,能够将外界与环境同温的气体吸入,从而整个马达在运转时可形成强劲的对流气体——冷空气从马达底部被吸入,再经转子顶部的散热器排出,从而带走定子和转子产生的热能。由于散热器的设计没有方向性,因此无论马达正转还是反转,都会产生相同的气流,而不会产生倒转的气流。

  二、更低的工作温度有何益处

  无刷马达在运转时除了将电能转换为机械能,还会产生热能。产生热能是不可避免的,但通过一定的方法能够降低热能的产生,安装散热器是最简单且最行之有效的方法。马达产生的热能尤其是高热,会降低马达的性能,因为转子上永磁铁的磁性强度是随着温度的升高而降低的,当温度升高时,马达的出力会降低;同时高温会增加线路的电阻,降低工作效率。所以要提高马达性能,除了要选用耐高温的磁体,再在温控方面作进一步提高,就能获得最佳的性能输出效果。A.K.E无刷马达选用的是耐温200℃高温的磁体,加上高效率主动散热器所发挥的作用,可令性能输出更加卓越。

  三、究竟能降低多少度

  一个小小的风扇真的能降低温度吗?它在降低温度的同时会不会增加马达的负荷?它所降低的温度和消耗的电能相比是否值得?带着这些问题,我们开始了详细的测试。

  1. A.K.E冰峰雷电450R35-F的空载性能测试

空载测试
平台
规格
A.K.E ICEcold
450R35-F
锂电池
A.K.E 11.1V/20C
无刷电调
Phoenix 80A
发射机
FF9
接收机
R146iP
温度计
非接触式红外测温计
环境温度
31摄氏度

满油门运转3分钟后

测得转子顶部表面温度为:

35.1摄氏度

停止转动1分钟后

测得转子顶部表面温度为:

37.6摄氏度

  由上面的测试数据可知,在最大油门下A.K.E 450R35-F的转子顶部表面温度为35.1摄氏度,而当停止转动后,由于失去了主动散热能力,定子的热量被快速累积到转子上,从而形成温度升高的现象。在停转1分钟后,转子顶部表面温度升到了37.6摄氏度(上升了2.5摄氏度),在数分钟后此温度又会降到室温。

  接下来我们要把马达顶部的主动散热器拆掉,测试马达在载空时的工作温度。

满油门运转3分钟后

测得转子顶部表面温度为:

45.5摄氏度

停止转动1分钟后

测得转子顶部表面温度为:

49.2摄氏度

  首先我们发现有趣的现象是停转后的温升,在有主动散热器和无主动散热器时,数值是不一样的。从上面的测试数据可以看出,停转后温升为49.2 - 45.5 = 3.7摄氏度。而安装了主动散热器后的温升则为2.5摄氏度。由此可见,未装主动散热器时,马达内部囤积的热量比安装主动散热器时大得多。

  通过下表我们可以清楚地看到主动散热器究竟发挥了怎样的作用:

满油门3分钟
停转1分钟后
停转1分钟后的温升
450R35-F
安装了主动散热器
35.1℃
37.6℃
2.5℃
450R35
未安装主动散热器
45.5℃
49.2℃
3.7℃
差异
-10.4℃
-11.6℃

  由上表可知,安装主动散热器后,满油门的工作温度比不安装主动散热器时低10.4摄氏度。可见主动散热器的确发挥了有效的降温作用,那么它所占用的能耗又是多大呢?

  通过实时数据分析,我们可以了解450R35-F上安装的主动散热器是否存在明显负面影响,如造成耗电量增大等情况。

  上图描绘的是未安装主动散热器时的功率消耗曲线。

  上图描绘的是安装了主动散热器时的功率消耗曲线。测试时,油门逐渐上推,达到最大油门时保持10秒以上,然后再逐渐降低油门直到马达停止转动,所以曲线图形成了一个梯形。

  通过下表的归纳,我们便可方便地了解散热器所消耗的能量。

最大电流
平均电流
最大功率
平均功率
450R35-F
安装了主动散热器
3.1A
2.1A
37.9W
25.6W
450R35
未安装主动散热器
3.1A
2.0A
37.9W
24.1W
差异
0A
0.1A
0W
1.5W

  由上表我们可以基本得出这样一个结论:安装主动散热器在中等油门时,消耗了约1.5W的功率,而到满油门时,则消耗的功率可以忽略不计。结合前面的温度变化对比表,可得出以下结论:大较大油门时,主动散热器消耗的功率可以忽略不计,而马达将降低工作温度约10摄氏度。是否值得为降低10摄氏度而多消耗忽略不计的功率呢,想必大家已有答案。

  2. A.K.E冰峰雷电450R35-F在负载时的性能测试

负载测试
平台
规格
A.K.E ICEcold
450R35-F

+

T-REX 450SE
锂电池
A.K.E 11.1V/20C
无刷电调
JETI SPIN 33
发射机
FF9
接收机
R146iP
温度计
非接触式红外测温计
环境温度
31摄氏度
主桨
芬技320mm彩色碳桨
螺距
±10°
IDLE中点油门
75%

  测试方法:
  1.旋停飞行约半分钟;
  2.75%油门飞行约半分钟;
  3.50%至100%油门快速变化;

  4.IDLE模式连续大机动动作;

  上图描绘的是未安装主动散热器时的负载功率消耗曲线。
  按照测试方法的要求进行飞行,在20秒-60秒,是旋停时的状况;60秒-110秒为75%油门时的状况;110秒-130秒为50%至100%油门快速变化;130秒之后为IDLE模式下的3D飞行状况。

 

  上图描绘的是安装主动散热器时的负载功率消耗曲线。
  按照测试方法的要求进行飞行,在20秒-80秒,是旋停时的状况;80秒-100秒为75%油门时的状况;100秒-150秒为50%至100%油门快速变化;150秒之后为IDLE模式下的3D飞行状况。

  下表对负载下的测试进行了归纳,方便我们快速地对数据进行分析:

最大电流
平均电流
最大功率
平均功率
马达温度
电池温度
电调温度
450R35-F
安装了主动散热器
38A
19.8A
385.7W
211.1W
44.5℃
52℃
74℃
450R35
未安装主动散热器
38.5A
16.5A
378.4W
172.9W
54.7℃
51℃
62℃
差异
-0.5A
3.3A
7.3W
38.2W
-10.2℃
1℃
12℃

  分析说明:由于每次飞行时的手法和时间均存在难以避免的差异,很难保证绝对的一致性,所以电流和功率两项参数的最大意义在于说明该次测试的客观状况,而对于测试结果的对比,则仅在一定程度上具有参考价值,切勿一概而论。尽管如此,我们还是发现,在安装了主动散热器前后,电流值和功率值的差异并不十分明显。但从总的趋势上说,安装了主动散热器的450R35-F无刷马达在总输出功率上要高于未安装主动散热器时的状况。由于是加有负载时的测试,加上前面对无负载时的散热器能耗的分析,足以表明:在安装了主动散热器后,马达的功率增大了,但增加的功率并非来自于主动散热器的显著能耗,而是由于工作温度的降低,使无刷马达爆发出了应有的潜力,表现在实际中则有动力提升的明显效果。进一步来说,我们可以看到的现象是:使用主动散热器后,马达的功率增大了,但工作温度却降低了,这说明马达的工作效率获得了一定程度的提高。由此可见,A.K.E冰峰雷电450R35-F的主动散热器对提高马达的效率和增进马达功率的确发挥了积极和有效的作用。

  数据分析:使用安装了主动散热器的冰峰雷电450R35-F,平均功率增加了38.2W,动力输出表现得更为出色,电能利用率更高。与此同时,随着马达效率和功率提升,对电池和电调的负荷也有所增加,从测试数据看,电池的温度上升了1摄氏度,而电调的温度上升了12摄氏度。如果抛开温度的下降来看这组数字,则有可能是一颗效率低下的马达所表示出来的性能,因为它能耗高、工作温度也高、动力却不好;反之,结合450R35-F温度的降低数字和实际动力感受,则应证了该马达确实具有较高的工作效率,从而具有了工作温度低、动力好、功率强的优秀性能。

  四、冰峰雷电450R35-F无刷马达结构探秘

  实际上冰峰雷电450R35-F仍然沿用9槽6极经典高转速外转子无刷电机的结构设计,这种结构适合于高转速的应用。并且该无刷马达的整体结构和以前的不带F的版本差别很小,这样一来旧版的冰峰雷电Race系列无刷马达就能够快捷地升级成为“F”版。


只要厂家提供该散热器套件,冰峰雷电Race系列无刷马达就可立即升级成“F”版

  五、总结

  A.K.E冰峰雷电450R35-F无刷马达拥有更高的效率和更强劲的功率,其显著的性能提升来自于优良制造原料的选用和一个安装在转子顶部的高效率主动散热器,它能够使马达的工作温度降低10摄氏度左右,而其自身所消耗的功率则可以忽略不计。不仅如此,该散热器能够安装在冰峰雷电Race系列无刷马达上,令旧版马达立即升级成性能更好的最新“F”版。

 

A.K.E推出冰峰雷电450R35-F风扇电机

 
 

A.K.E冰峰雷电450R35-F 3D电直专用无刷马达


 




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