在红外热成像云台的设计评审会上,机械工程师指着3D模型说:“这个俯仰轴的安装空间只有26mm直径、12mm高度,但需要输出至少9mN·m的额定扭矩——因为搭载的是红外相机模组,比普通可见光相机重了将近一倍。电机扭矩不够,云台在风力扰动下就会抖,热成像画面一旦抖动,温度数据的空间精度就废了。”
在手持稳定器的电机选型中,产品经理提出了一个更矛盾的需求: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;扭矩要足够大,才能稳稳带动全画幅微单加镜头的重量。市面上大多数云台电机在“够薄”、“够轻”和“够有力”之间,只能做到“三选二”。
在小型机器人关节和精密光学调整平台的设计中,工程师需要在一个比高尔夫球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。而如果选择大一号的电机,整个机械结构的尺寸就要重新设计。
这些场景的共同问题是:在“空间以毫米计、重量以克计”的硬约束下,同时满足“足够扭矩输出”、“平滑低齿槽运动”和“快速响应能力”三个条件,市面上能选的电机寥寥无几。
Orbex 的 100300 云台电机,就是为回答这个“三重约束”而设计的。它是 Orbex 云台电机系列中尺寸更大、扭矩更强的型号——26mm直径 × 12mm高度的扁平“煎饼式”结构,仅19克的重量,9.3 mN·m 的额定扭矩,28.3 mN·m/A 的扭矩常数,加上低齿槽运动特性和14极钕铁硼磁路,让它在红外热成像云台、中型无人机载荷、精密光学调整和微型机器人关节等场景中找到了一个难以被替代的定位——把“更大负载的精密驱动”装进一枚高尔夫球大小的空间里。
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 100300 云台电机全系列原装进口产品、编码器集成配套以及针对紧凑型云台驱动场景的选型支持。
一、26mm × 12mm + 19克:比100150大一圈,扭矩翻倍
100300 最核心的差异化,在于它在26mm直径、12mm高度的扁平封装内实现的9.3 mN·m额定扭矩和19克重量。
26mm直径是什么概念? 比一枚一元硬币(直径25mm)略大一圈。12mm高度意味着整台电机的厚度不到成年人小拇指的宽度。而在这个“煎饼式”的紧凑结构里,100300 能够输出 9.3 mN·m的额定扭矩——是16mm系列(100150)的1.58倍。
与同系列100150的对比:
| 对比项 | 100150(16mm系列) | 100300(26mm系列) |
|---|---|---|
| 直径 | 16 mm | 26 mm |
| 高度 | 10 mm | 12 mm |
| 重量 | 10 g | 19 g |
| 额定扭矩 | 5.9 mN·m(堵转) | 9.3 mN·m(额定) |
| 扭矩常数 | 4.9 mN·m/A | 28.3 mN·m/A |
| 额定转速 | 15,000 rpm | 3,400 rpm |
| 额定电压 | 10 VDC | 10 VDC |
| 典型应用 | 单模式相机云台 | 红外相机云台 |
以上对比基于Orbex官方产品页面整理。
扭矩常数 28.3 mN·m/A 是100300区别于100150的关键指标之一。这意味着每安培电流可以产生28.3 mN·m的扭矩——这个高扭矩常数对应的是低速高扭矩的工作特性,正是云台电机“在低速下保持平稳、在需要时快速响应”的设计要求。官方描述为“the motors are wound to operate at low speeds typical for gimbals while exhibiting a high torque constant for fast response when needed”。
14极钕铁硼磁路:100300 采用 14极转子设计(100150为8极),配合钕铁硼(NdFeB)永磁体,在有限体积内提供更强的气隙磁密。更多的磁极意味着更低的速度脉动和更平滑的低速运动,同时扭矩输出密度更高。
19克重量的工程意义在无人机和手持设备中尤为直接。官方将“Lightweight”作为核心特性,强调其对无人机和机载设备“maximize flight time”的重要性。19克的重量相比100150的10克增加了9克,但换来了扭矩输出的大幅提升——对于需要驱动红外相机模组的云台应用,这个取舍是值得的。
二、低齿槽运动 + 3400rpm额定转速:从“够稳”到“够准”
100300 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。
官方描述为“Smooth, low-cogging motion”。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。在红外热成像云台应用中,齿槽转矩会让画面出现周期性的“顿挫”,而在热成像中,这种顿挫意味着温度数据的空间定位出现周期性偏差——对于需要精确测温的应用(如电力巡检、建筑热工检测),这是不可接受的。
低齿槽运动的意义:对于需要精确速度控制或位置伺服的应用,低齿槽意味着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。官方特别指出,云台电机“engineered to minimize cogging torque and ensure smooth rotation for stable imaging or pointing”。
额定转速 3400 rpm:这个速度水平对应的是云台电机在直驱或轻减速比下的典型工作区间。与100150的15000 rpm标称转速不同,100300的3400 rpm额定转速更适合中低速精密控制场景——红外相机云台的转动速度通常不需要太高,但对低速下的平稳性和定位精度要求更高。
标称电压 10.00 VDC,反电动势常数 2.90 V/krpm。10V的标称电压意味着100300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。
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户外夏季使用时的工况条件。
三、从“买电机”到“买解决方案”:定制能力矩阵
100300 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。官方列出的定制选项包括:绕组(Windings)、保持制动器(Holding brakes)、反馈选项(Feedback options)、无框选项(Frameless option)、齿轮减速器(Gear reducers)、连接器(Connectors)、轴和安装方式(Shaft and mounting) 。
多绕组可选:官方将“Multiple windings available”列为核心特性。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,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“Easy encoder integration”列为核心特性。100300 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红外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。官方在介绍云台电机系列时特别强调“a magnetic encoder can easily be integrated for feedback”。
安装接口选项 + 特殊连接器配置:官方将“Mounting interface options”和“Special connector configurations”列为特性。100300 提供多种安装接口配置和连接器选项,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,合适的安装接口和连接器可以省去定制转接板的时间和成本。
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)、齿轮减速器(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)。Orbex 的工程团队曾为机器人应用定制电机,通过特殊轴设计直接安装到行星减速器上,消除了昂贵的转接板和内部联轴器。
四、主要技术参数速查
| 参数项 | 规格 |
|---|---|
| 型号 | 100300 Gimbal Motor(SKU: 100300-1) |
| 结构类型 | 扁平“煎饼式”无刷直流云台电机 |
| 直径 | 26 mm |
| 高度 | 12 mm |
| 额定电压 | 10.00 VDC |
| 额定扭矩 | 9.30 mN·m |
| 额定转速(名义负载速度) | 3,400.00 rpm |
| 额定电流 | 0.34 A |
| 反电动势常数 | 2.90 V/krpm |
| 扭矩常数 | 28.30 mN·m/A |
| 电机重量 | 19 g |
| 极数 | 14 |
| 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、特殊连接器配置、安装接口选项、易于集成编码器、交货周期短 |
| 定制选项 | 绕组、保持制动器、反馈选项、无框选项、齿轮减速器、连接器、轴和安装方式 |
| 应用领域 | 机器人、机床、分析仪器、包装、定制机械、低电压应用 |
五、100300 与 100150:同系列、不同定位,怎么选
Orbex 的云台电机系列目前提供两款标准型号,两者共享相同的设计语言和定制能力,但在尺寸、扭矩和应用定位上有明确区分:
| 对比项 | 100150(EC1611) | 100300(EC2612) |
|---|---|---|
| 直径 × 高度 | 16 mm × 10 mm | 26 mm × 12 mm |
| 重量 | 10 g | 19 g |
| 额定扭矩 | 5.9 mN·m(堵转) | 9.3 mN·m(额定) |
| 扭矩常数 | 4.9 mN·m/A | 28.3 mN·m/A |
| 额定转速 | 15,000 rpm | 3,400 rpm |
| 极数 | 8 | 14 |
| 典型相机载荷 | 单模式相机(可见光) | 红外相机(IR) |
| 官方推荐场景 | 轻量化云台、手持稳定器 | 红外热成像云台 |
以上对比基于Orbex官方产品页面及行业文章整理。
官方在一篇关于无人机云台电机的技术文章中对两款型号的定位给出了明确说明:16mm系列(EC1611)通常适用于单模式相机(single-mode cameras),而26mm系列(EC2612)则非常适合红外相机(IR cameras) 。
一句话选型:
需要驱动可见光相机模组、安装空间极其有限、重量预算最优先 → 选 100150(16mm系列)。
需要驱动红外热成像相机模组、或负载重量超出100150的能力范围、需要更大的扭矩裕量 → 选 100300(26mm系列)。
需要在两种尺寸之间进一步确认 → 告诉我们您的相机模组类型和重量、安装空间尺寸、所需扭矩和转速,我们帮您做匹配分析。
六、100300 的典型应用场景
红外热成像云台:官方明确将26mm系列定位为“well-suited for IR cameras”——非常适合红外相机。红外相机模组的重量通常大于可见光相机,100300 的9.3 mN·m额定扭矩和28.3 mN·m/A的高扭矩常数,为红外云台的俯仰轴和航向轴提供了充足的扭矩裕量。低齿槽运动特性确保热成像画面在低速转动时不出现周期性的定位偏差。
无人机三轴云台(中型载荷) :官方将 BLDC Drone Motors 列为产品分类。100300 的26mm直径和19克重量适合集成到中型无人机云台。10V标称电压与无人机常用的2S-3S锂电池系统匹配。官方强调其“lightweight”特性对无人机“maximize flight time”的重要性。
手持稳定器与云台(全画幅载荷) :紧凑的“煎饼式”结构适合塞进手持稳定器的握持手柄内部。19克重量意味着用户长时间握持的负担可控。高扭矩常数确保能够平稳驱动全画幅微单加镜头的重量。
小型机器人关节:26mm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。9.3 mN·m的额定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。
机床与包装机械的微型执行机构:在需要紧凑驱动方案的机床和包装设备中,100300 可用于驱动小型拨杆、分选推杆或标签剥离机构。官方将 Machine Tools 和 Packaging 列为应用领域。
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2.90 V/krpm的反电动势常数,使100300成为锂电池供电便携设备的理想驱动选择。
七、即刻行动
100300 的核心价值可以用一句话概括:用26mm直径、19克重量和9.3 mN·m额定扭矩,在“红外相机云台的载荷需求”和“极致紧凑的安装空间”之间找到一个真正可用的平衡点。
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”
10克重的“精密转向手”——Orbex 100150 云台电机,在16mm的方寸里掌控每一次旋转
