在无人机云台的设计评审会上,工程师指着3D模型说:“这个三轴云台的俯仰轴安装空间只有16mm直径、10mm高度,需要输出至少5mNm的堵转扭矩,运动要足够平滑,不能让画面出现任何抖动。更要命的是,整机重量每增加10克,无人机的续航就要少掉将近一分钟。”
在手持稳定器的电机选型中,产品经理提出了一个矛盾的需求:电机要足够薄,才能塞进紧凑的握持手柄;要足够轻,才不会让用户拍十分钟就手腕发酸;运动要足够顺滑,才能在低速跟拍时不出现“顿挫感”。市面上大多数云台电机在这三者之间只能做到“二选一”。
在微型机器人的关节设计中,工程师需要在一个比指甲盖大不了多少的空间里集成一台能够精确控制角度的电机。步进电机太厚、有刷电机寿命不够、普通无刷电机齿槽效应明显——低速时像“卡着台阶走”,根本无法实现平滑的微角度调整。
这些场景的共同问题是:在“空间以毫米计、重量以克计”的约束下,同时满足“平滑低齿槽运动”、“足够扭矩输出”和“快速响应”三个条件,市面上能选的电机寥寥无几。
Orbex 的 100150 云台电机,就是为回答这个“极限约束”而设计的。16mm直径 × 10mm高度的扁平“煎饼式”结构,仅10克的重量,3.95W 的额定功率,5.9 mNm 的堵转扭矩,加上低齿槽运动特性和多绕组可选的灵活性,让它在无人机云台、手持稳定器、微型机器人关节和精密光学调整等场景中找到了一个难以被替代的定位——把“平滑的精密运动”装进一枚硬币大小的空间里。
Orbex Group 总部位于美国德克萨斯州奥斯汀,专注于精密运动控制解决方案,其云台电机系列以“紧凑、平滑、可定制”为定位,广泛应用于无人机、机器人、分析仪器和低电压应用等领域。作为 Orbex 在中国的进口经销商,我们为国内客户提供 100150 云台电机全系列原装进口产品、编码器集成配套以及针对微型云台驱动场景的选型支持。
一、16mm × 10mm + 10克:把“精密转向”塞进硬币大小的空间
100150 最核心的差异化,在于它在16mm直径、10mm高度的扁平封装内实现的3.95W额定功率和5.9 mNm堵转扭矩。
16mm直径是什么概念? 比一枚一元硬币(直径25mm)还要小一圈。10mm高度意味着整台电机的厚度不到成年人的小拇指宽度。而在这个“煎饼式”的紧凑结构里,100150 能够输出 5.9 mNm的堵转扭矩——足够驱动无人机云台的俯仰轴、手持稳定器的航向轴,或者微型机器人关节的旋转。
10克重量的工程意义更为直接。在无人机和手持稳定器这类对重量极其敏感的应用中,每减轻1克都意味着续航的延长或电池容量的优化空间。官方将“小型的,紧凑的”列为首要特性,这款电机正是为安装空间极其有限的场景而设计的。
实现这一点的关键,在于它的扁平线圈绕组设计。与传统圆柱形电机不同,100150 采用轴向磁通“煎饼式”结构,线圈和磁铁以扁平方式排列,使得电机在极薄的高度内仍然能够产生可用的扭矩输出。这种结构天然适合直驱应用——不需要减速器就可以直接驱动负载,消除了齿轮间隙带来的回差和噪音。
二、低齿槽运动:从“能转”到“转得稳”的分界线
100150 的 低齿槽运动(Low Cogging) 特性,是它在云台和稳定器应用场景中区别于普通微型电机的关键。
官方将“光滑,低齿槽运动”列为核心卖点。齿槽效应是永磁电机在低速运转时因磁极与齿槽相互作用产生的周期性转矩波动,它会直接表现为速度波动和噪音。在云台应用中,齿槽转矩会让画面出现周期性的“顿挫”,或者在低速跟拍时产生可察觉的振动。
低齿槽运动的意义:对于无人机航拍和手持稳定器,画面稳定性是产品的核心竞争力。一个齿槽效应明显的电机,会让云台在低速转动时产生“一格一格”的卡顿感,直接反映在视频画面中就是周期性的抖动。100150 的低齿槽设计,让控制系统不需要额外补偿转矩波动,位置环和速度环的增益可以设置得更高,响应带宽可以更宽,从而实现真正平滑的跟拍和瞄准。
最高效率 73.70%,这个效率水平在微型云台电机中属于良好水平,意味着在电池供电的无人机和手持设备中,电机的发热和能耗都得到了有效控制。
三、15000 rpm + 10V标称电压:低电压系统的“即插即用”
100150 的速度和电压规格,决定了它适合哪些系统架构。
标称电压 10.00 VDC,标称转速 15000 rpm。这个电压等级意味着100150可以直接用于锂电池供电的便携设备——两节18650锂电池串联(7.4V)或三节(11.1V)都可以在电机的安全工作范围内驱动。官方将“Low-voltage Applications”明确列为应用场景之一。
15000 rpm的标称转速对应的是云台电机在直驱或轻减速比下的典型工作区间。配合 1920 rpm/V 的电压常数,电机在10V供电下达到标称转速,控制系统可以通过PWM调速实现从极低速到高速的宽范围控制。
扭矩常数 4.9 mNm/A,配合 5.9 mNm的堵转扭矩,意味着堵转电流约为 1.2A。这个电流水平在微型云台电机中属于合理范围,普通的低压驱动器即可轻松驱动。
工作温度范围 -20°C 至 +85°C,B级绝缘。这个温度范围覆盖了无人机在高原低温环境和手持设备在户外夏季使用时的工况条件。
四、多绕组 + 编码器集成 + 安装接口选项:从“买电机”到“买解决方案”
100150 的定制能力,是它在OEM集成场景中区别于普通标准品的关键。
多绕组可选:官方将“多个线圈可用”列为特性之一。不同的绕组配置对应不同的电压-转速-扭矩特性。如果您的系统使用 7.4V 锂电池,可以选择低压高电流绕组以最大化扭矩输出;如果系统使用 12V 电源,可以选择高压低电流绕组以降低线损和驱动器发热。绕组的选择需要在订单阶段确定,因为我们作为经销商可以根据您的系统电压和扭矩需求,推荐最匹配的绕组配置。
编码器集成:官方将“简单的编码器集成”列为核心特性。100150 支持外接编码器,用于闭环位置和速度控制。对于需要精确角度控制的云台和机器人关节应用,编码器反馈是实现“指哪打哪”的前提。
安装接口选项:官方将“安装界面选项”列为特性之一。100150 提供多种安装接口配置,以适应不同的机械集成需求。对于需要快速样品验证的OEM项目,合适的安装接口可以省去定制转接板的时间和成本。
特殊连接器配置:官方将“特殊连接器配置”列为特性之一。电机引线的连接器类型和线缆长度可以根据系统架构定制,避免集成阶段因连接器不匹配而返工。
其他定制选项包括保持制动器(断电时锁定轴位置)、无框选项(将定子和转子直接集成到机械结构中)、减速器(集成行星齿轮减速器以获得更高输出扭矩)、轴和安装方式(定制轴径、轴长、键槽和法兰尺寸)。
五、主要技术参数速查
| 参数项 | 规格 |
|---|---|
| 型号 | 100150 Gimbal Motor |
| 结构类型 | 扁平“煎饼式”轴向磁通无刷直流电机 |
| 直径 | 16 mm |
| 高度 | 10 mm |
| 标称功率 | 3.95 W |
| 标称电压 | 10.00 VDC |
| 标称转速 | 15,000 rpm |
| 堵转扭矩 | 5.9 mNm |
| 最大效率 | 73.70% |
| 电压常数 | 1,920 rpm/V |
| 扭矩常数 | 4.9 mNm/A |
| 电机重量 | 10 g |
| 工作温度 | -20°C 至 +85°C |
| 绝缘等级 | B级 |
| 核心特性 | 紧凑、平滑低齿槽运动、多绕组可选 |
| 定制选项 | 绕组、保持制动器、编码器集成、无框、减速器、连接器、轴和安装方式 |
六、100150 在 Orbex 云台电机系列里怎么选
Orbex 的云台电机系列目前提供两款型号,100150 的定位非常清晰:
| 型号 | 直径 | 高度 | 功率 | 堵转扭矩 | 重量 | 核心定位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100150 | 16 mm | 10 mm | 3.95 W | 5.9 mNm | 10 g | 极致紧凑,重量最轻 |
| EC1611 | 16 mm | 11 mm | 3.95 W | 5.9 mNm | 10 g | 同尺寸稍高版本,SKU为100150-1 |
一句话选型:如果您的工作场景是 “安装空间只有16mm直径、重量预算只有10克、需要平滑低齿槽的精密旋转” ,100150 在这个尺寸级别中给出了当前可获得的功率和扭矩输出。两款型号的核心规格一致,差异在于高度(10mm vs 11mm)和SKU编号——如果您的空间对高度有极致要求,100150 的10mm版本是更紧凑的选择。
七、100150 的典型应用场景
无人机三轴云台:官方将 BLDC Drone Motors 列为产品分类。100150 的16mm直径和10克重量,适合集成到无人机云台的俯仰轴或横滚轴。低齿槽运动直接对应航拍画面的稳定性要求。10V标称电压与无人机常用的2S-3S锂电池系统匹配。
手持稳定器与云台:紧凑的“煎饼式”结构适合塞进手持稳定器的握持手柄内部。10克重量意味着用户长时间握持不会感到额外负担。低齿槽运动让低速跟拍时的画面更加平滑。官方将 Robotics 和 Custom Machinery 列为应用领域。
微型机器人关节:16mm直径的紧凑尺寸适合集成到小型机器人或协作机器人的关节模组中。5.9 mNm的堵转扭矩配合编码器反馈,可以实现亚度级的角度控制。官方将 Robotics 列为首要应用领域。
精密光学调整平台:低齿槽运动特性适合需要平滑低速运动的镜架微调和扫描机构。10V低电压驱动简化了光学平台上的电源架构。官方将 Analytical Instruments 列为应用领域之一。
包装机械的微型执行机构:在需要紧凑驱动方案的包装设备中,100150 可用于驱动小型拨杆、分拣推杆或标签剥离机构。官方将 Packaging 列为应用领域之一。
低电压便携设备:官方将 Low-voltage Applications 明确列为应用场景。10V标称电压配合1920 rpm/V的电压常数,使100150 成为锂电池供电便携设备的理想驱动选择。
即刻行动
100150 的核心价值可以用一句话概括:用16mm直径、10克重量和5.9 mNm堵转扭矩,在“极致紧凑”和“精密平滑”之间找到一个真正可用的平衡点。
42mm的框架,60W的“力气”——Orbex EC4260-24 无刷直流电机,紧凑空间里的“高扭矩密度”方案
100W的功率,850g的体量——Orbex EC42100-48 无刷直流电机,在42mm框架里重新定义“伺服级密度”
