Qué buscar en un motor BLDC para un dron de carreras FPV

Un quad de carreras pasa el vuelo en la parte del recorrido del mando de gas donde nada está asentado: la salida de una curva, una subida a fondo, un cambio de dirección, una recuperación de la estela de la hélice. Un motor elegido para ese cometido no se selecciona por la eficiencia que muestra en una prueba de banco estable, ni por una única cifra de pico leída aisladamente. Se selecciona frente a un conjunto corto de valores publicados que deciden en conjunto si el sistema de propulsión puede repetir el mismo transitorio sin cocer los bobinados, y si el armazón sigue girando como espera el piloto. Esta guía expone qué buscar en un motor BLDC para uso en dron de carreras FPV, recorriendo los seis motores de T-Hobby registrados frente a la aplicación Dron de carreras FPV de ToBMS.

Respuesta rápida

La primera decisión es la clase de hélice, porque todo lo demás se lee frente a ella. Un armazón de 3 pulgadas no puede mover una hélice de 5 pulgadas, así que su motor tiene que ser pequeño, ligero y bobinado para una velocidad de rotor muy alta; un armazón de larga distancia de 7 pulgadas tiene el cometido opuesto. En los seis registros usados aquí, ese único filtro separa una unidad de 9.8 g con un estator 9N12P de cinco motores 12N14P que van de 28.56 g a 46.6 g. Los seis son motores para drones de carreras FPV, y los seis proceden de un mismo conjunto de aplicación.

Una vez fijada la clase, el siguiente paso es el paquete. El KV solo dice a qué velocidad gira el motor por voltio sin carga, de modo que un bobinado de 2150 KV con un número bajo de celdas deja el rotor a una velocidad parecida a la de un bobinado de KV más bajo con un número de celdas mayor. El KV se lee frente a la cifra de celdas del mismo registro, y un cambio de KV se trata como un cambio de paquete o de hélice y no como un cambio de potencia. Cuatro de los seis registros llevan un rango de celdas; el registro del F50 KV2150 lo deja abierto, lo que es una pregunta para el fabricante y no una laguna que rellenar.

El último grupo lo forman las cifras que describen el comportamiento durante un transitorio: la resistencia del bobinado, que determina cuánta de la tensión aplicada se pierde en el cobre a medida que sube la corriente; la corriente en reposo, que es la pérdida que un motor paga mientras se hace girar a sí mismo; y el empuje máximo, que es la salida publicada frente a la que se comprueba el presupuesto empuje-masa. Cinco de los seis registros llevan una resistencia del bobinado, y el que no la lleva queda marcado como una pregunta abierta en lugar de darse por supuesto a partir de un modelo vecino. Una lista corta de motores BLDC para drones de carreras FPV se construye en ese orden: clase, después paquete y por último transitorio.

Qué le exige a un motor BLDC un dron de carreras FPV

Nada en la construcción de un motor de carreras lo distingue de cualquier otro motor brushless pequeño de rotor externo. Lo que cambia es la forma de la carga, y la forma de la carga decide qué parte de la especificación se vuelve vinculante.

Una carrera es una sucesión de transitorios, no un crucero

Un armazón de larga autonomía o de carga pesada pasa la mayor parte del vuelo en un punto de funcionamiento más o menos estable, y la pregunta de dimensionado es si ese punto cabe dentro de un régimen continuo. Un quad de carreras casi no pasa tiempo ahí. La envolvente relevante es una de transitorio repetido: cuánto empuje hay disponible mientras la aeronave ya se está moviendo, con qué rapidez puede acelerarse el rotor hacia él y cuánto calor deja atrás cada excursión. En un armazón de carreras, la primera pregunta que responde un valor de empuje es si cada motor puede levantar su cuarta parte de la masa total con suficiente sobrante para la autoridad de control, y la segunda es si el conjunto puede entregar eso de forma repetida sin quemarse.

La hélice, y no el motor, fija el punto de funcionamiento

El empuje es una propiedad del motor y la hélice juntos, y la hélice viene fijada por el armazón. Un armazón de 3 pulgadas no puede mover un disco de 5 pulgadas, así que el motor que lo impulsa tiene que ser pequeño, ligero y bobinado para una velocidad de rotor muy alta. Un armazón de larga distancia de 7 pulgadas pide lo contrario: más volumen de estator, un KV más bajo y más par, de modo que un disco mayor pueda girar a menos revoluciones. De ahí se derivan dos consecuencias, y ambas importan más que el KV. La masa giratoria en el extremo de un brazo se suma al momento de inercia de alabeo y cabeceo de la aeronave, de modo que los motores pesados hacen que un aparato se sienta perezoso incluso cuando producen empuje de sobra. Y la cifra de empuje máximo publicada se cita para una hélice concreta, así que solo es comparable cuando las hélices coinciden.

La masa en el extremo del brazo se paga en cada curva

Entre los 9.8 g del registro más pequeño y los 46.6 g del más grande hay un rango de masa de casi cinco a uno, y esa dispersión no es decorativa. Cada gramo está en el extremo de un brazo, y el momento de inercia que aporta crece con el cuadrado de la longitud del brazo, así que un motor demasiado pesado para su clase cuesta más en agilidad de lo que devuelve en empuje. La lectura práctica es que el peso y el empuje pertenecen a la misma comparación, y no a listas cortas separadas.

Las cargas de choque, y no los límites térmicos, acaban con la mayoría de los motores

Se espera que un armazón de carreras sobreviva al contacto con las puertas, el suelo y otras aeronaves. Los modos de fallo que importan son mecánicos y eléctricos más que estrictamente térmicos: un eje doblado, un rodamiento que ya no gira centrado, un cable que falla en la unión, una campana que ya no bloquea la hélice. No son valores que recoja una tabla de especificaciones, pero son la razón de que una cifra de empuje publicada sea solo el principio de una selección y no su final.

Seis especificaciones que deciden un motor de carreras FPV

Los seis valores siguientes son los que resuelven la elección en la práctica para un motor BLDC destinado a un dron de carreras FPV. Cada uno se lee junto con los demás y no de forma aislada, y cuando un registro deja uno abierto, eso ya forma parte del conjunto.

El tamaño del estator frente a la clase de hélice

El estator es la pieza que decide cuánto par puede producir un motor antes de saturarse, y su diámetro y su altura de apilamiento se expresan en la propia designación del fabricante. Los registros de aquí llevan configuraciones 9N12P y 12N14P, y tamaños de cuerpo desde una unidad de 17.9 mm hasta una de 33.4 mm. La clase de hélice que un armazón puede mover es lo que hace relevantes esas diferencias para los motores de drones de carreras FPV: un estator grande que mueve una hélice pequeña es masa desperdiciada, y un estator pequeño que mueve una grande no puede alcanzar una velocidad útil sin superar lo que está construido para disipar.

El KV frente al paquete que realmente se vuela

El KV describe la velocidad del rotor por voltio sin carga. Por sí solo no dice nada sobre la capacidad; dice qué combinación de número de celdas y de hélice deja el rotor a una velocidad utilizable. Un bobinado de 2150 KV con un número modesto de celdas alcanza aproximadamente la misma velocidad en vacío que un bobinado de 1750 KV con un número mayor de celdas, así que los dos valores de este conjunto no pueden leerse como si uno fuera más potente que el otro. Un cambio de KV suele forzar un cambio de paquete o de hélice, y son esos dos componentes los que determinan si el cambio supone una mejora.

Resistencia del bobinado y corriente en reposo, leídas juntas

Dos valores registrados hacen las veces de respuesta, y ninguno de los dos es una medición de tiempo. La resistencia del bobinado indica cuánta de la tensión aplicada se pierde en el cobre a medida que sube la corriente; una cifra menor significa más par por amperio durante la aceleración y menos parte del paquete acabando en forma de calor. La corriente en reposo es la corriente sin carga que consume un motor para hacerse girar a sí mismo, y es un indicio de las pérdidas en el hierro, en los rodamientos y por conmutación que se pagan de forma continua con independencia de lo que esté haciendo la hélice. En conjunto describen la parte del recorrido del gas donde se decide una carrera: al salir de una curva con el gas bajo hacia plena potencia.

La cifra de empuje y la hélice que hay detrás

El empuje máximo es la cifra más destacada de un motor de carreras, y también es el valor que más fácilmente se malinterpreta. Se publica para una hélice en un punto del mando de gas y en un banco de pruebas concretos, así que una cifra de empuje solo es comparable cuando lo son las condiciones de ensayo. Cuatro de los seis registros de aquí publican una cifra de empuje máximo por encima de los dos kilogramos, y las dos unidades más pequeñas publican 351 g y 1730 g. Lo que la cifra resuelve es si el motor puede levantar su parte de la aeronave con margen; lo que no resuelve es cómo se comporta un motor BLDC para un dron de carreras FPV mientras la aeronave ya se está moviendo.

Potencia y corriente como declaración de servicio

Una cifra de potencia máxima publicada es una declaración sobre la carga eléctrica que se espera que soporte un motor durante una ventana declarada, y la ventana la nombra el fabricante junto a la cifra. Importa porque un mismo motor puede citarse sobre ventanas distintas, y una cifra obtenida sobre una ventana más corta no es directamente comparable con otra obtenida sobre una más larga. Cuando un registro lleva una cifra de potencia, pertenece a la misma comparación que el empuje; cuando no la lleva, eso también conviene saberlo, porque remite a una ficha técnica y no a un sustituto.

Envolvente, patrón de montaje y longitud del cable

Un motor tiene que encajar en un brazo, y la envolvente es lo que lo decide. Los seis registros de aquí van de un cuerpo de 17.9 mm por 17.4 mm a uno de 33.4 mm por 34.7 mm. Más allá del diámetro y la longitud del cuerpo, el patrón de montaje y la longitud del cable deciden cómo se asienta el motor en un armazón dado y cómo se tiende el cableado; cuando un registro calla sobre ello, el plano del fabricante es la fuente que hay que consultar.

Seis motores de T-Hobby como un único conjunto de especificaciones

Los seis registros siguientes son los motores de Dron de carreras FPV en los que se apoya el conjunto de aplicaciones de la plataforma. Todos los publica T-Hobby, y abarcan las clases con las que trabaja un piloto de carreras, desde una unidad de 3 pulgadas hasta un motor de larga distancia de 7-8 pulgadas.

Los seis motores los publica T-Hobby y figuran en la categoría Motores para drones de ToBMS, y cada valor de la tabla se muestra tal como está registrado. Una laguna del registro aparece marcada como No indicado: la cifra de celdas del F50 KV2150. La resistencia del bobinado del F60PRO V KV1750 también falta en el registro y se comenta en el texto en lugar de figurar en la tabla. El empuje máximo se publica por hélice y punto del mando de gas, así que una comparación solo se sostiene cuando las condiciones de ensayo coinciden. La clase se toma de la propia designación de producto del fabricante; el peso del F50 KV2150 lo cita el fabricante sin cable, mientras que los demás pesos lo incluyen. Cuando el registro calla, la ficha técnica del fabricante es la fuente que lo confirma.

Tres cosas destacan cuando los seis se leen como un conjunto. Primero, la dispersión de clases es lo bastante amplia como para que una única lista corta con los seis carecería de sentido: una unidad de 3 pulgadas y una de 7-8 pulgadas no son alternativas entre sí. Segundo, el rango de masa va de 9.8 g a 46.6 g, y cada gramo está en el extremo de un brazo. Tercero, la configuración del estator es uniforme en 12N14P en los cinco motores mayores, con la unidad más pequeña sola en un estator 9N12P, así que la configuración es un discriminador débil aquí y la clase de hélice es uno fuerte.

La lectura que se sigue de ello es una secuencia de acotado y no una clasificación. La clase elimina candidatos; el paquete decide cuál de los motores restantes girará a una velocidad útil; y los valores de transitorio, resistencia y empuje, deciden entre los supervivientes.

Leer los seis, de 3 pulgadas a larga distancia

Los seis motores no compiten tanto entre sí como que ocupan partes distintas de una misma clase. Leídos del más ligero al más pesado, describen una progresión desde un motor pequeño y rápido de 3 pulgadas hasta uno grande y más lento de larga distancia, y esa misma progresión separa un motor de drones de carreras FPV de otro.

El extremo de 9.8 g: el F30 y la clase de 3 pulgadas

El Motor para drones FPV T-Hobby F30 es el único motor de este conjunto concebido para un armazón de 3 pulgadas: 9.8 g con un estator 9N12P, un cuerpo de 17.9 mm por 17.4 mm, una especificación de 4S y un empuje máximo publicado de 351 g. Ningún otro de aquí está en su clase. Colocar un motor de 33 g en un armazón de 3 pulgadas cuesta más en agilidad de lo que devuelve en empuje, porque la masa se sitúa donde el armazón la tolera menos y el disco pequeño no puede justificarla.

El par de 28.56 g y 33.5 g: carreras de 5 pulgadas

El Motor para drones FPV T-Hobby F50 KV2150 es el valor atípico de todo el conjunto, con 2150 KV y 28.56 g y un empuje máximo publicado de 2136 g; es el más ligero de los motores de 5 pulgadas y el de KV más alto. El Motor para drones FPV T-Hobby F60PRO IV V2 KV1750 toma una ruta distinta: 33.5 g, un rango de celdas de 4-6S y 1730 g de empuje publicado, lo que lo convierte en el motor que hay que leer cuando un mismo armazón puede volarse un día con un paquete y al siguiente con un número de celdas mayor.

El F60PRO V de 34.3 g: la opción de eficiencia a 4S

El Motor para drones FPV T-Hobby F60PRO V KV1750 lleva el empuje publicado más alto de los tres motores de 5 pulgadas, con 1883 g, sobre una especificación de 4S y un estator 12N14P a 34.3 g. Su resistencia del bobinado no consta en el registro, así que la comparación con sus vecinos se detiene en el empuje, la masa y el número de celdas; la cifra de resistencia está en la ficha técnica del fabricante.

El extremo de 39.7 g y 46.6 g: F80 PRO y F90 de larga distancia

El Motor para drones FPV T-Hobby F80 PRO KV1900 extiende la clase hacia fuera: 39.7 g, una ventana de 3-6S y 2115 g de empuje publicado, dimensionado para montajes mayores de 5-6 pulgadas. El Motor para drones FPV de largo alcance T-Hobby F90 KV1300 cierra el conjunto con 46.6 g, 1300 KV y 2361 g de empuje publicado, con un cuerpo de 33.4 mm por 34.7 mm y una ventana de 5-6S. En ese extremo el cometido ha cambiado: el motor ya no se elige para el transitorio más rápido posible, sino para mover una hélice grande a menor velocidad con más par, que es lo que pide un armazón de larga distancia de 7-8 pulgadas o un X8.

Clases de montaje y la ventana de motor que fija cada una

Cada clase de carreras fija una ventana y no una única respuesta, y los seis motores de aquí se corresponden directamente con esas ventanas.

La ventana de 3 pulgadas y de la clase whoop

Un armazón de 3 pulgadas es el más pequeño de las clases cubiertas aquí, y su ventana de motor se define por la masa y por la velocidad del rotor. El motor ligero con un estator pequeño y una especificación de 4S es el adecuado; cualquier cosa más pesada lleva el comportamiento del armazón en la dirección equivocada. Esta clase y las mayores se sitúan juntas bajo aplicaciones de drones de carreras FPV, porque la pregunta de descubrimiento es la misma aunque los números no lo sean.

Carreras de 5 pulgadas y la decisión del paquete

La clase de 5 pulgadas es el grupo más numeroso de este conjunto, con cuatro motores dentro, y es donde la decisión del paquete hace más trabajo. Un bobinado de KV bajo con un rango de celdas más amplio encaja con un armazón que cambia de paquete entre sesiones; un bobinado de KV más alto con un número de celdas menor encaja con un armazón que se queda en un solo paquete y busca la máxima velocidad del rotor. El empuje, la masa y el rango de celdas separan a los cuatro; el KV explica por qué.

Larga distancia de 6-8 pulgadas y cinelifter

Más allá de las 5 pulgadas, el cometido cambia de la respuesta a la autonomía y la carga útil. Los dos motores más grandes de aquí, de 39.7 g y 46.6 g, llevan los rangos de celdas y los volúmenes de estator que necesita una hélice de 6-8 pulgadas, y los valores que importan cambian en consecuencia: la masa se gana de forma deliberada, el KV baja y el empuje se lee frente a una masa total más pesada y no frente a una curva de carrera. Una plataforma de esta clase se compara con la clase UAV de larga autonomía y no con un aparato de carreras de 5 pulgadas.

Elegir un motor BLDC para un dron de carreras FPV: una secuencia de dimensionado

El orden importa más que cualquier valor aislado, porque cada paso elimina candidatos en lugar de clasificarlos.

Fijar primero la clase de hélice y el armazón

El tamaño del armazón decide la hélice, y la hélice decide todo lo que viene después. Partir de un motor y buscar un armazón es la forma habitual de acabar con un componente del tamaño equivocado para el cometido.

Fijar el paquete y después el KV que le corresponde

El número de celdas fija la tensión, y el KV fija la velocidad en vacío a esa tensión. Elegir un KV antes que un paquete, o un paquete antes que un KV, deja la otra mitad del par sin restringir, y los dos solo funcionan como un par.

Ajustar el presupuesto empuje-masa frente a la cifra de empuje registrada

El empuje máximo se compara con la masa total para establecer un margen para la autoridad de control. Como la cifra se publica por hélice y punto del mando de gas, la comparación solo se sostiene cuando las condiciones de ensayo coinciden con el montaje previsto.

Preguntar al fabricante por las cifras que el registro deja abiertas

Cuando un registro no lleva valor de número de celdas, resistencia o potencia, el paso honesto es tratarlo como una pregunta abierta y confirmarlo con la ficha técnica, y no dar por supuesto un valor tomado de un modelo vecino. Tres de los seis registros de aquí dejan abierta al menos una de esas cifras.

Preguntas frecuentes

Recursos oficiales

Los seis motores de esta guía los publica T-Hobby, y las páginas de producto del fabricante incluyen las fichas técnicas y los datos de ensayo que los registros de la plataforma no reproducen. Las páginas actuales son el F30, el F50 KV2150, el F60PRO IV V2 KV1750, el F60PRO V KV1750, el F80 PRO KV1900 y el F90 KV1300, con la gama más amplia en el sitio oficial de T-Hobby. Cuando un registro de la plataforma calla, el fabricante sigue siendo la fuente de referencia para la cifra de celdas, la resistencia del bobinado, la ventana de potencia y el plano de montaje. Las cifras usadas en esta guía son los valores publicados que constan en los registros de producto de la plataforma.

Adónde ir después

La guía hermana de esta es Motores para drones de carreras FPV: cuatro opciones de T-Hobby de 9.8 g a 34.3 g, que compara cuatro de los mismos motores cara a cara entre las clases de 3 y 5 pulgadas. Cuando la elección se plantea entre las carreras y el panorama más amplio de motores para drones, Motores para drones: selección FPV, de ala fija y VTOL lee el FPV junto a armazones de ala fija y VTOL y los distintos valores que cada uno pide. Esta guía parte en cambio del cometido que impone una carrera y trabaja hacia fuera hasta la especificación que ese cometido vuelve vinculante.

Dos rutas adyacentes merecen seguirse cuando cambia el armazón. Cuando el cometido pasa a ser la autonomía y no la respuesta, la aplicación Modelo de ala fija y Motores BLDC para modelo de ala fija: casar KV, hélice y potencia de crucero recorren el lado de la potencia de crucero del mismo equilibrio. Cuando pasa a ser la carga útil, Motores para drones de carga pesada: tres opciones T-Motor de 2.85 kg a 101 kg de empuje expone cómo se leen el empuje y la masa cuando la aeronave se dimensiona en torno a lo que transporta. Acotar la elección de motores BLDC para drones de carreras FPV en un montaje nuevo sigue el mismo orden en cada caso: primero la clase, después el paquete y por último el transitorio.