BLDC para UAV industrial: ciclo de servicio, redundancia y carga útil

Un motor BLDC para UAV industrial se elige para una tarea que se repite y no para un solo vuelo, y los ocho registros listados actualmente bajo el servicio de UAV industrial muestran hasta qué punto pueden separarse las dos formas de leer una especificación. En el conjunto, el KV va de 80 a 700, la masa publicada de 128 g a 1740 g, la resistencia interna de 17 mΩ a 116 mΩ, el empuje máximo de 1800 g a 36500 g y la potencia publicada a 180 segundos de 500 W a 8580 W. Esa dispersión tiene que cubrir en un extremo una aeronave de levantamiento de menos de un kilogramo y en el otro una plataforma que transporta decenas de kilogramos de sensor y de paquete, de modo que la pregunta útil no es cuál de los registros publica la cifra más grande, sino cuál mantiene su corriente, su temperatura y su margen de empuje a lo largo de todo el perfil de misión en torno al cual se construye la aeronave. Esta guía lee los ocho registros frente a esa pregunta, y el mismo conjunto de modelos se recoge en la página de aplicación de UAV industrial.

Respuesta rápida

Una aeronave industrial no pasa su vida en el punto del que más presume su panel de especificaciones. Levanta una carga útil, se estabiliza y después mantiene una posición durante minutos seguidos, varias veces al día, mientras la aeronave siga en servicio. La consecuencia eléctrica es que la corriente consumida en el punto de mantenimiento se paga de forma continua a lo largo de toda la misión, mientras que la corriente de pico dura segundos. Una preselección redactada frente a una columna de pico responde por tanto a una pregunta que la aeronave plantea rara vez y deja sin respuesta la que plantea de forma constante.

Tres propiedades sostienen ese servicio, y los registros siguientes las publican de forma desigual. La resistencia interna es el coeficiente de la pérdida en el cobre, que es la pérdida que recorre toda la misión y no a ráfagas. La ventana publicada de número de celdas es lo que decide la corriente que el bobinado tiene que transportar para una potencia de eje dada, y un bus más alto reduce esa corriente. La potencia publicada a 180 segundos es una ventana térmica y no un régimen continuo, y se lee mejor como una señal de margen entre candidatos de servicio similar que como una cifra entre la que dividir la energía del paquete.

Los ocho registros se dividen primero por el empuje que publican y después por el bus para el que se publican. Cuatro de ellos se sitúan por debajo de 3000 g de empuje publicado y cuatro por encima de 8000 g, y las cifras de KV siguen la misma división: los registros más ligeros se publican a 400 KV y 700 KV en 3-8S o menos, mientras que todos los registros por encima de 8000 g se publican a 170 KV o menos en 6S o más. Esa división es la que descomponen las secciones siguientes, primero como perfil de misión, después como un conjunto de bandas de masa de plataforma y por último como una secuencia de decisiones.

Qué le pide una misión industrial a un motor

En un UAV industrial la misión es un servicio antes que una especificación, y la diferencia entre ella y un vuelo de aficionado es una diferencia de repetición y no de tamaño. Una aeronave que se vuela unas pocas veces por diversión y una aeronave que se vuela varias veces al día por utilidad comparten la misma física pero no la misma economía del fallo, y el segundo caso es el que tienen que responder los registros siguientes.

Repetición, no un solo vuelo

El rasgo distintivo de un servicio industrial es que la misma misión se vuela otra vez, y luego otra, con intervalos breves en tierra entre salidas. Eso importa al motor porque el comportamiento térmico es un estado y no un suceso: un bobinado que alcanza una temperatura dada en un vuelo empieza el siguiente desde la temperatura que retuvo, y una aeronave que realiza cuatro salidas en una tarde somete el aislamiento y los rodamientos a una carga acumulada que un solo vuelo no produce. Los registros aquí publicados describen límites térmicos a lo largo de una ventana definida y no un perfil de servicio, de modo que la lectura honesta es comparativa: un registro publicado para una potencia a 180 segundos mayor lleva más margen térmico a una misión repetida que otro publicado para menos, con el mismo servicio.

Carga útil que tiene que sobrevivir a toda la misión

Una cámara, una unidad lidar o un sensor multiespectral tienen que mantenerse dentro de una actitud estable durante todo un vuelo, y la estabilidad es una propiedad eléctrica antes que mecánica. El mantenimiento de posición es un bucle de control que corrige con empuje, y el empuje se produce con corriente, de modo que una ráfaga o un desplazamiento de la carga útil se responde con un escalón de corriente en el bobinado. Un registro de propulsión con menor resistencia responde a ese escalón con menos pérdida en el cobre, lo que mantiene el punto de funcionamiento más cerca de donde estaba y reduce el transitorio que el controlador de actitud tiene que gastar energía corrigiendo. La supervivencia de la carga útil y la resistencia del bobinado están por tanto conectadas a través del bucle de corriente y no solo a través de la aeronave.

Qué tolera la aeronave en un motor

Los registros de este grupo van de 128 g a 1740 g y de un cuerpo de 41.8 mm a uno de 147.5 mm, y esos dos rangos son restricciones de empaquetado tanto como de rendimiento. Un brazo tiene una rigidez a flexión que disminuye a medida que crece su longitud, un montaje de motor tiene un patrón de pernos que la aeronave tiene que proporcionar, y un motor de rotor externo más pesado en el extremo de un brazo desplaza las propiedades inerciales que el controlador de vuelo tiene que modelar. Las columnas de masa y de envolvente no son decoración junto a las eléctricas; en una misión repetida fijan cuánto del brazo puede construirse para la rigidez y no para la carga que impone el propio motor.

Ciclo de servicio: la cifra a la que la aeronave funciona de verdad

Un ciclo de servicio es la parte de la misión que representa cada punto de funcionamiento, y en una aeronave industrial está dominado por el segmento que produce menos espectáculo. El vuelo estacionario no es la parte interesante de un vuelo de ver, pero es la parte que paga el paquete, y es el segmento sobre el que se decide de verdad la elección de un motor BLDC para UAV industrial.

Cuota de vuelo estacionario frente a cuota de crucero

En una aeronave sustentada por rotores, el segmento de vuelo estacionario soporta todo el peso de la aeronave solo con empuje, sin un ala que comparta la carga, y en una misión de inspección o de mantenimiento ese segmento es la mayor parte del vuelo. En una misión de levantamiento cartográfico el reparto se desplaza hacia un tramo de avance, pero el tramo de avance en un multirrotor se sigue volando con un ángulo de ataque alto sobre los mismos rotores, de modo que la reducción de corriente es menor de lo que sugiere el cambio de velocidad aerodinámica. La lectura práctica es que el punto de mantenimiento, y no el punto de empuje máximo, es el punto de funcionamiento frente al que se dimensiona el paquete, y toda columna que describa la eficiencia en ese punto vale más que una columna que describa el techo.

Ascenso repetido, no un solo pico

Una aeronave de utilidad asciende a su altitud de trabajo, desciende para cambiar una batería y repite. Cada ascenso es un suceso de alta corriente de decenas de segundos, y a lo largo de una jornada de trabajo el número de esos sucesos llega a las decenas. Ese patrón se sitúa entre las dos condiciones que describe un panel de especificaciones: es mucho más largo que el suceso instantáneo que cubre una cifra de corriente de pico, y mucho más corto que el régimen estable que implica una cifra continua. Es también la razón por la que un registro publicado para una corriente continua mayor vale más para este servicio que un registro publicado para un pico mayor, porque el ascenso que se repite a lo largo del día es lo que se acumula.

Por qué una columna de 180 s no puede sustituir a un servicio

La potencia publicada a 180 segundos es la potencia que un motor puede absorber durante 180 segundos antes de que su bobinado alcance el límite de temperatura fijado por su clase de aislamiento y su montaje. Es una ventana y una convención y no un régimen que el motor mantenga indefinidamente, y se publica en la propia condición de ensayo del fabricante y no en la condición de vuelo estacionario de la aeronave. Su utilidad es comparativa: un registro publicado a 3180 W lleva más margen de corriente que uno publicado a 1600 W cuando los dos se comparan con el mismo servicio, y ese margen es lo que consume una carga útil más pesada o un día más caluroso. No es una cifra entre la que se divida un presupuesto de energía del paquete, porque la conversión de energía almacenada a tiempo en el aire pasa por la corriente en el punto de mantenimiento.

Redundancia: el margen de empuje que paga un multirrotor

El margen de empuje que tiene que llevar un motor BLDC para UAV industrial es una propiedad que una aeronave de ala fija o un helicóptero no tienen: tras la pérdida de una unidad de propulsión, el multirrotor puede seguir siendo controlable siempre que las unidades restantes tengan empuje de reserva. Esa reserva se compra con masa de motor y de paquete, y es la segunda restricción que separa una especificación industrial de una recreativa.

Qué ocurre cuando se detiene un motor

En una aeronave de seis rotores, la pérdida de una unidad de propulsión deja cinco unidades para sostener la aeronave, de modo que las unidades restantes tienen que producir alrededor de 6/5 de su cuota normal, un aumento de aproximadamente 20 por ciento, para mantener la altitud en el lado opuesto del bastidor. Eso es aritmética y no una especificación: la cifra se deriva del número de rotores y no del modelo elegido. Lo que aporta el modelo es si puede producir esa cuota sin salir de su ventana continua publicada, porque una reserva que solo existe dentro de una columna de 180 segundos está disponible para un descenso y no para una misión continuada.

El margen como masa, corriente y tamaño del paquete

Un margen de empuje no es gratuito, porque un motor dimensionado para producir más empuje con la misma corriente es un motor con más imán y más cobre, y ambos aparecen en la columna de masa. Los registros de aquí hacen visible ese compromiso: el registro de 128 g publica 1800 g de empuje mientras que el registro de 1740 g publica 36500 g, de modo que el empuje por unidad de masa del motor sube de forma pronunciada a lo largo del grupo aun cuando la masa absoluta también lo hace. La consecuencia para la redundancia es que una aeronave más ligera puede permitirse un margen de redundancia con un motor más pequeño, mientras que una aeronave pesada tiene que aceptar que el margen se lleve como masa de motor, como masa de paquete para alimentarlo o como un presupuesto de autonomía más corto. Cuál de los tres se gasta es una decisión de la aeronave y no del motor.

Dónde deja la redundancia de ser una elección del motor

La capacidad de seguir volando tras una pérdida de propulsión depende del mezclador del controlador de vuelo, de la capacidad de corriente del ESC y de la capacidad de la aeronave para mantener la actitud con las unidades restantes, todo lo cual queda fuera del registro del motor. Un motor solo puede ofrecer el margen que hace posible la maniobra; si la maniobra se ejecuta o no corresponde al sistema que lo rodea. Ese límite importa al leer una preselección, porque un registro con una ventana continua amplia y una resistencia baja es una contribución a la redundancia y no una garantía de ella, y las preguntas sobre la autoridad de control pertenecen a la documentación del controlador de vuelo y no al panel de especificaciones del motor.

Margen térmico a lo largo de una misión repetida

El comportamiento térmico es la parte de una especificación que una sola cifra describe peor, y en una misión repetida es la parte que decide si la última salida del día se parece a la primera. La cadena es corta y cada eslabón de ella está publicado: la corriente produce pérdida en el cobre, la pérdida en el cobre produce calor, y el calor tiene que salir del bobinado por un camino que la aeronave no controla.

Pérdida en el cobre bajo un ciclo repetido

La pérdida en el cobre es la corriente al cuadrado multiplicada por la resistencia del bobinado, de modo que la pérdida sube con el cuadrado de la carga y de forma lineal con la cifra de resistencia que publica el fabricante. Eso convierte la columna de resistencia en un coeficiente sobre un coste continuo y no momentáneo, y explica por qué la columna no sigue simplemente el tamaño del motor: en este grupo la resistencia va de 17 mΩ en el registro de 1740 g U15 II KV80 a 116 mΩ en el de 195 g U5 KV400, y se sitúa en 45 mΩ tanto en el de 649 g P80 III Pin KV100 como en el de 453 g MN8017 KV120. Una resistencia baja en un registro de empuje alto es el aspecto que tiene un bobinado construido para corriente sostenida, y es la cifra que conviene leer primero cuando el servicio se repite.

Corriente continua que puede sostener una misión repetida

Una cifra de corriente continua describe la corriente que un motor puede transportar sin que su bobinado salga del estado térmico para el que fue diseñado, y es la columna que mejor corresponde a una misión repetida. Solo se publica para una parte de este grupo, lo que es una limitación que conviene declarar con claridad: el registro de 128 g U3 KV700 lleva 25 A, el registro de 195 g U5 KV400 lleva 30 A y el registro de 375 g P60 Pin KV170 lleva 38 A, mientras que los cinco registros restantes publican una corriente de pico o una corriente a 180 segundos en lugar de una cifra continua. Esas tres cifras suben con la masa del motor, que es la forma esperada, y la ausencia de la columna en los otros cinco significa que no puede armarse una clasificación continua homogénea solo a partir de los registros publicados. Cuando un montaje depende de ella, la cifra pertenece a las preguntas que se plantean a la documentación del fabricante.

El camino térmico de salida del bobinado

El calor sale de un motor de rotor externo brushless por tres rutas: conducción hacia el montaje y la aeronave, convección desde la campana y la carcasa del estator, y radiación desde las superficies expuestas. Las tres dependen de la instalación y no del motor, que es la razón por la que una potencia publicada a 180 segundos lleva detrás una convención de montaje. En una aeronave industrial el montaje suele ser un brazo con poca masa térmica y poco flujo de aire en el vuelo estacionario, de modo que la ruta de conducción es más débil de lo que supone la hipótesis de banco. La consecuencia práctica es que el margen térmico que publica un registro es una comparación entre diseños y no una predicción de la temperatura que alcanzará el bobinado en una aeronave concreta, y el supuesto que hay detrás de la cifra queda en manos del fabricante.

La masa y el cable como costes de carga útil

La masa en una aeronave industrial no es una propiedad neutra de un componente; es una resta de los dos presupuestos que deciden para qué sirve la aeronave, la carga útil y el paquete. La masa propia del motor y el cable y el conector que lo acompañan forman parte de esa resta, y los registros los publican por separado con suficiente frecuencia como para que el desglose sea legible.

La parte del motor en el presupuesto de carga útil

Cada gramo de masa de propulsión hay que elevarlo durante toda la misión, lo que eleva la potencia que requiere el segmento de vuelo estacionario y descarga el paquete más rápido; ese mismo gramo restado del paquete elimina energía almacenada. El compromiso es por tanto de dos lados y no una simple penalización, y es la razón por la que la columna de masa pertenece junto a las columnas de eficiencia y no en un apéndice mecánico. En este grupo la dispersión es lo bastante grande para cambiar el carácter de un montaje: un registro de 128 g y un registro de 1740 g no son dos puntos en una misma escala sino dos clases distintas de aeronave, y el empuje que publica cada uno es lo que hace que la diferencia merezca pagarse.

Cable, conector y AWG como costes de integración

El peso publicado de un motor suele incluir su cable y su conector, y cuando se publica una cifra aparte solo del motor la diferencia es medible. El registro U5 KV400 lo ilustra directamente: 195 g es el peso publicado incluido el cable, y 156 g es la cifra del motor sin él, una diferencia de 39 g que se lleva en el extremo de un brazo en cada vuelo. El mismo registro publica un conductor AWG 16, y el registro U10 II KV100 publica un conductor AWG 16 con un cable de 90 mm, de modo que el cable es una parte especificada del conjunto y no un accesorio. En un diseño en el que los brazos se compran por su rigidez, una longitud de cable mayor que la que necesita el trazado es masa que no compra nada.

Cargas de gimbal y sensores en el mismo bus

Una carga útil industrial rara vez toma su energía de una fuente separada: un gimbal, un sensor y un enlace de comunicaciones suelen alimentarse del mismo paquete que el sistema de propulsión, a través de un regulador o de una toma separada. Ese arreglo convierte la corriente de propulsión y la corriente de la carga útil en dos demandas sobre una misma batería, y la tensión que ve el bobinado de propulsión es la que queda después de ambas. Un registro de propulsión con una resistencia más baja y una ventana de celdas publicada más amplia da a la integración más espacio para situar la toma de la carga útil, porque la caída que produce bajo carga es menor y el bus conserva más margen con el que trabajar para el regulador. La carga útil forma por tanto parte del servicio eléctrico y no es un pasajero de él.

El viento y el punto de funcionamiento que tiene que mantenerse

El viento es la parte de una misión industrial que no está en el plan de vuelo, y su efecto sobre un motor BLDC para UAV industrial pasa enteramente por el punto de mantenimiento. Una ráfaga no cambia la masa de la aeronave ni su hélice, pero cambia el empuje que tienen que producir los rotores y por tanto la corriente que el bobinado tiene que transportar en ese momento.

El margen ante ráfagas es un margen de corriente

Mantener la posición en una ráfaga requiere que los rotores aumenten el empuje, y un aumento de empuje con una hélice y un bus fijos se compra con corriente. La corriente necesaria para responder a una ráfaga se consume por tanto además de la que ya requiere el vuelo estacionario, y en una misión repetida un día con ráfagas es un día en el que el bobinado pasa más tiempo cerca de su límite térmico. Esa es la razón por la que la columna de resistencia y la ventana térmica importan juntas: un registro con resistencia baja convierte la corriente extra de la ráfaga en menos calor, de modo que la misma ráfaga cuesta menos del margen que la aeronave tiene para el resto del vuelo.

Por qué el punto de mantenimiento, y no el pico, define el bobinado

Un bobinado se dimensiona por la corriente que transporta la mayor parte del tiempo, porque es la corriente cuyas pérdidas se acumulan. Una cifra de pico describe cuánta corriente puede pasar brevemente el motor antes de que algo ceda, y está limitada tanto por el ESC y el paquete como por el propio bobinado. En un servicio industrial la distinción es práctica y no académica: dos motores con el mismo pico publicado pueden quedar muy separados en el punto de mantenimiento, y el que es mejor en el punto de mantenimiento es del que se beneficia la misión repetida. Esa es la razón por la que la secuencia de dimensionamiento siguiente parte del servicio y de la corriente de mantenimiento, y trata la columna de pico como una comprobación del margen y no como la base de la elección.

Ocho motores para UAV industrial comparados

Los ocho registros listados actualmente bajo el servicio de UAV industrial se presentan a continuación como un único conjunto de especificaciones, ordenados por empuje máximo publicado de modo que el salto del servicio más ligero al más pesado sea visible en la propia columna. Cada valor es la cifra que el fabricante publica para ese modelo, y ninguna celda es una estimación. Los mismos ocho modelos son los agrupados bajo el servicio tratado en las secciones anteriores.

Modelo, configuración del estator, resistencia interna, número de celdas publicado, empuje máximo, potencia máxima a 180 segundos y peso según lo publicado por el fabricante para los ocho modelos listados actualmente bajo el servicio de UAV industrial, ordenados por empuje máximo publicado. El empuje máximo y la potencia a 180 segundos son las cifras que el fabricante publica para cada modelo; ambas dependen de la hélice y de la tensión del bus usadas en el ensayo, de modo que solo son comparables dentro del grupo en el sentido de que describen la condición publicada de cada modelo. El número de celdas se muestra tal como se publica, de modo que una cifra suelta significa una sola ventana publicada y un rango significa que ese modelo se publica en todo el rango. El peso incluye el cable y el conector cuando el fabricante lo publica así. No aparece ninguna columna de KV porque cada nombre de modelo de la tabla lleva su propia cifra de KV, y no aparece ninguna columna de envolvente porque el servicio aquí descrito gira en torno a las columnas eléctricas y no a las dimensiones del cuerpo.

Dos lecturas destacan una vez que los ocho están en una misma página, y ninguna de ellas es la columna de potencia. La primera es que la resistencia interna no sigue el mismo orden que el empuje. El MN8017 KV120 de 453 g y el P80 III Pin KV100 de 649 g llevan ambos 45 mΩ, mientras que el U8 Lite L KV110 de 282 g lleva 105 mΩ y el U5 KV400 de 195 g lleva 116 mΩ, y la cifra más amplia del grupo se sitúa en el registro más pequeño, con 116 mΩ frente a 17 mΩ en el más grande. Leída hacia abajo, esa columna muestra que los registros ligeros son los de mayor resistencia, que es el aspecto que tiene un bobinado dimensionado para una aeronave ligera, y que los cuerpos 36N42P de la mitad superior de la tabla son los de cifras bajas.

La segunda es que el número de celdas divide la tabla en dos mitades que se encuentran en el centro. Cuatro registros se publican para 6-14S o más y cuatro para 3-8S o menos, y las cifras de KV siguen esa división: los cuatro registros más ligeros van de 400 a 700 KV y los cuatro más pesados de 80 a 170 KV. Como el KV es la velocidad del eje por voltio, las dos mitades pueden alcanzar velocidades de eje comparables a partir de tensiones de paquete distintas, y la cifra que las separa es la corriente que cada una consume para su potencia publicada. Los registros 36N42P que llevan el mayor empuje del grupo se publican todos a 170 KV o menos, y los dos registros de mayor empuje de la tabla son también los dos de menor resistencia, que es la forma que tiene un bobinado construido para corriente sostenida.

Una tercera lectura se refiere a los registros que están más próximos en empuje. El U10 II KV100 y el U8 Lite L KV110 publican 10600 g y 11200 g con 415 g y 282 g respectivamente, de modo que una diferencia de 600 g de empuje se compra con 133 g de masa de motor. Un empuje adyacente con una masa distinta y una ventana de bus distinta es el recordatorio más claro de la tabla de que la masa es un resultado del empaquetado y no una descripción del servicio. Elegir entre los dos depende de cuánto del presupuesto de carga útil puede gastar la aeronave en propulsión y de la hélice que cada uno debe girar, no de los 600 g de empuje que separan sus registros.

Leer los ocho por bandas de masa de plataforma

La tabla ordena por empuje, que es el orden correcto para una preselección y el orden equivocado para entender qué contiene el grupo. Leídos por plataforma en cambio, los ocho registros se reparten en cuatro bandas, y los límites de las bandas siguen la masa de despegue de la aeronave y no la del motor. Las estimaciones siguientes convierten el empuje publicado en una masa aproximada de plataforma sobre cuatro rotores con una relación empuje-peso de 2:1, que es una convención de trabajo y no una especificación, y se dan para que las bandas puedan compararse entre sí y no como cifras frente a las que diseñar.

Aeronaves por debajo de 6 kg y los registros de multirrotor ligero

El extremo ligero del grupo lo cubren dos registros concebidos para pequeñas plataformas de cámara y de levantamiento. El Motor para UAV T-Motor U3 KV700 es el más ligero con 128 g, un registro 12N14P 3-4S que publica 1800 g de empuje y 500 W, y el Motor para UAV T-Motor U5 KV400 es el registro 12N14P 3-8S de 195 g que publica 2850 g y 850 W. Sobre cuatro rotores a 2:1, esas cifras de empuje sitúan una plataforma en aproximadamente 3.6 kg y 5.7 kg respectivamente, lo que coloca ambos registros en el extremo pequeño de una aeronave de utilidad y a ninguno de ellos en la escala de carga útil industrial. El U5 KV400 cubre la ventana de bus más amplia de los dos, en 3-8S frente a 3-4S, y es el registro de esta banda que puede absorber un cambio de paquete sin un cambio de motor.

Las aeronaves de trabajo de 10-25 kg

El centro del grupo es donde empieza el servicio industrial propiamente dicho, y tres registros se sitúan ahí. El Motor para UAV T-Motor P60 Pin KV170 es un registro 24N28P 6-14S de 375 g que publica 8414 g y 1800 W; el Motor para UAV T-Motor U10 II KV100 es un registro 36N42P 12S de 415 g que publica 10600 g y 1600 W; y el Motor para UAV T-Motor U8 Lite L KV110 es un registro 36N42P 12S de 282 g que publica 11200 g y 2140 W. Con la misma convención de cuatro rotores, esos sitúan plataformas en aproximadamente 17 kg, 21 kg y 22 kg. Los tres comparten una banda de empuje pero no un servicio: el P60 Pin KV170 se publica para la ventana de bus más amplia, en 6-14S, mientras que los dos registros 36N42P son 12S y difieren en si el énfasis se pone en el diámetro del cuerpo o en el margen a 180 segundos, con el U10 II KV100 publicando 98.6 mm de diámetro a 1600 W y el U8 Lite L KV110 publicando 87.1 mm a 2140 W.

La banda de carga útil de 25-40 kg

Dos registros se sitúan por encima de la banda intermedia, y son la pareja más próxima del grupo por resistencia. El Motor para UAV T-Motor P80 III Pin KV100 es un registro 36N42P 6-12S de 649 g que publica 16344 g y 2700 W con un cuerpo de 91.6 mm, y el Motor para UAV T-Motor MN8017 KV120 es un registro 36N42P 12S de 453 g que publica 16841 g y 3180 W con un cuerpo de 87.8 mm. Ambos llevan 45 mΩ, y con la convención de cuatro rotores sitúan plataformas en aproximadamente 33 kg y 34 kg. La pareja ilustra el compromiso que hace la banda: el P80 III Pin KV100 es el registro más pesado con la potencia publicada más baja, y el MN8017 KV120 devuelve 497 g de empuje y 480 W más desde un cuerpo 196 g más ligero, de modo que los dos difieren menos en lo que pueden levantar que en lo que cuesta transportarlos mientras lo hacen.

Por encima de 40 kg y la ventana de bus más amplia

El registro más grande del grupo se aparta de los otros siete por un amplio margen. El Motor para UAV T-Motor U15 II KV80 es un registro 36N42P de 1740 g publicado para 12-24S, con 36500 g de empuje, 8580 W de potencia a 180 segundos y una resistencia interna de 17 mΩ, la más baja del grupo. Con la misma convención sitúa una plataforma en aproximadamente 73 kg, que queda por encima de la escala de carga útil de los otros siete y entra en el rango en el que la aeronave es una máquina de elevación y no una plataforma de cámara. Su ventana de 12-24S es también la más amplia del grupo, lo que significa que la corriente que consume para una potencia de eje dada puede fijarla el paquete y no el motor, y esa es la propiedad que lo hace útil en el extremo pesado de un servicio repetido.

Los dos registros más recientes: MN8017 KV120 y U10 II KV100

Dos de los ocho registros se añadieron a la plataforma más recientemente, y ambos ocupan posiciones que el grupo no cubre por lo demás. Ninguno es una variación marginal de un registro ya presente: uno es el cuerpo 36N42P más ligero publicado en este nivel de empuje y el otro es el registro de menor diámetro por encima de 10000 g.

MN8017 KV120: 36N42P en 453 g

El Motor para UAV T-Motor MN8017 KV120 es un registro 36N42P de 453 g sobre un cuerpo de 87.8 mm y una longitud de 34.5 mm, publicado para 12S con 16841 g de empuje máximo, 3180 W de potencia a 180 segundos y 68.6 A de corriente a 180 segundos. Su resistencia interna es de 45 mΩ y su corriente en vacío publicada es de 1.8 A a 24 V. Frente al P80 III Pin KV100, que alcanza un empuje comparable desde un cuerpo de 649 g a 2700 W, el MN8017 KV120 es la ruta más ligera a la misma banda de elevación, y su estator 36N42P es la misma configuración que usan los dos registros más pesados del grupo. El registro incluye una cota de eje interior pero ninguna de eje exterior, de modo que un montaje diseñado en torno al eje debería verificarse contra el plano del fabricante y no contra la tabla.

U10 II KV100: envolvente de 98.6 mm con 415 g

El Motor para UAV T-Motor U10 II KV100 es un registro 36N42P de 415 g sobre un cuerpo de 98.6 mm y una longitud de 33.1 mm, publicado para 12S con 10600 g de empuje máximo, 1600 W de potencia a 180 segundos y 32.4 A de corriente de pico. Su resistencia interna es de 101 mΩ, lleva un conductor AWG 16 en un cable de 90 mm y un eje de 15 mm, y su corriente en vacío publicada es de 1 A a 18 V. Frente al U8 Lite L KV110, que alcanza un empuje ligeramente mayor desde un cuerpo de 282 g, el U10 II KV100 cambia 133 g de masa y 540 W de potencia a 180 segundos por 11.5 mm más de diámetro de cuerpo, y el cuerpo más ancho es la propiedad en torno a la cual se diseña un montaje o un espacio libre de brazo.

Dónde hacen su trabajo los motores industriales

Los tres servicios siguientes son aquellos frente a los que se especifican más a menudo los registros de este grupo, y cada uno de ellos lee las columnas en un orden distinto. Se describen aquí como servicios y no como productos, porque el motor se elige después del perfil de misión y no antes.

Inspección de líneas eléctricas y activos

Una aeronave de inspección vuela a lo largo de un activo lineal a una distancia de separación controlada y mantiene la posición mientras un sensor registra. El servicio se acerca al vuelo estacionario continuo con traslación lenta, lo que sitúa el punto de mantenimiento en el centro de la especificación, y la carga útil suele ser una cámara estabilizada cuya actitud tiene que sobrevivir a las ráfagas de las estructuras inspeccionadas. Esa combinación apunta a la banda intermedia del grupo, donde el servicio de UAV de inspección coloca su propio conjunto de modelos, y a registros con la resistencia necesaria para evitar que la corriente de la ráfaga se convierta en un coste térmico.

Levantamiento, cartografía y patrulla de seguridad

Una misión de levantamiento o de patrulla pasa más tiempo de su duración en vuelo hacia adelante que una misión de inspección, de modo que el servicio se desplaza hacia el extremo de crucero de la envolvente mientras conserva la misma integración de carga útil. La consecuencia es que la ventana de celdas importa aquí más que la cifra de pico, porque una ventana publicada más amplia permite dimensionar el paquete para la duración de la misión y no para la corriente más alta que pueda consumir la aeronave. Los registros publicados para 6-14S y 12-24S de este grupo son los que dan ese espacio, y el servicio de UAV de fotografía reúne los mismos modelos donde la carga útil es una cámara y no un sensor de cartografía.

Aeronaves agrícolas y de logística

Una aeronave agrícola lleva un depósito y no un sensor, y la carga cambia a lo largo del vuelo a medida que el depósito se vacía, lo que significa que el empuje que tienen que producir los rotores cae del despegue al aterrizaje. El servicio está por tanto cargado al principio y es repetitivo, con un requisito de empuje alto al comienzo de cada salida y uno más bajo al final, y la aeronave suele volarse desde terreno sin preparar. Los registros publicados para las ventanas de bus más amplias y la mayor potencia a 180 segundos llevan mejor ese patrón, y el servicio de UAV agrícola recoge los modelos especificados para ello. El servicio de UAV de larga autonomía cubre las mismas aeronaves donde el requisito es la duración y no la carga.

Seleccionar un motor BLDC para UAV industrial: una secuencia de dimensionamiento

La secuencia siguiente convierte las secciones anteriores en tres pasos para un UAV industrial, y el orden importa tanto como el contenido. Cada paso estrecha el grupo antes de que se aplique el siguiente, de modo que la comparación final se hace entre registros que ya están lo bastante próximos para que sus diferencias sean significativas.

Fijar primero el servicio de la misión

Anotar la misión como un perfil y no como una duración: la parte del vuelo que se pasa manteniendo la posición, la parte que se pasa en vuelo hacia adelante, el número de salidas al día y la carga útil que la aeronave tiene que estabilizar. A partir de ese perfil, tomar la corriente en el punto de mantenimiento como la cifra frente a la que se dimensiona el bobinado, y tratar el empuje requerido para el ascenso como una comprobación del margen y no como la base de la elección. La potencia a 180 segundos de un candidato se lee entonces como una afirmación sobre el margen bajo el perfil, y no como un régimen entre el que dividir la misión.

Después la envolvente eléctrica y el paquete

Elegir el bus antes que el KV, porque un número de celdas y una cifra de KV solo significan una velocidad de eje cuando los dos se multiplican entre sí. Una ventana de celdas publicada más amplia da a la aeronave más espacio para cambiar corriente por masa de paquete, y los registros de este grupo publicados para 6-14S y 12-24S son los que dejan más espacio. Después, leer la columna de resistencia frente a la corriente que implica el servicio, porque la pérdida que recorre toda la misión es la que el paquete paga de forma continua.

Después la envolvente, el montaje y el registro

Con los candidatos eléctricos ya acotados, las columnas mecánicas deciden el resto: el diámetro del cuerpo frente al espacio libre del brazo, la masa frente al presupuesto de carga útil, y la longitud y la sección del cable frente al trazado que la aeronave necesita de verdad. Por último, anotar lo que cada registro deja abierto. Una corriente continua publicada solo para una parte del grupo, una cota de eje publicada como un solo valor y no como dos, y un supuesto térmico que pertenece al banco de pruebas del fabricante y no a la aeronave son todas preguntas para la documentación del fabricante, y conviene plantearlas antes del montaje y no después.

Preguntas frecuentes

Recursos oficiales

T-Motor publica una página de producto oficial para cada unidad con su panel de especificaciones, y esas páginas siguen siendo la fuente de referencia para cada cifra citada en esta guía - por ejemplo la página de producto del U3 KV700, la página de producto del U5 KV400, la página de producto del P60 Pin KV170, la página de producto del P80 III Pin KV100, la página de producto del U8 Lite L KV110, la página de producto del U10 II KV100, la página de producto del MN8017 KV120 y la página de producto del U15 II KV80. La configuración, la resistencia, el número de celdas, el empuje, la potencia, la corriente y la masa de la tabla anterior son los valores que esas páginas publican para cada modelo. Una corriente continua para un modelo cuyo registro no la lleva, una cota de eje publicada como un solo valor, o un supuesto térmico detrás de una cifra a 180 segundos es una pregunta para la documentación del fabricante y no un valor que pueda derivarse del panel de especificaciones.

Adónde ir después

Para preseleccionar en lugar de leer, tres herramientas de la plataforma hacen el trabajo en secuencia. Explorar la categoría completa de Motores para UAV para ver los ocho registros de aquí junto a los modelos Navigator y de carga pesada, usar Selección para acotar por número de celdas, masa y potencia publicada, y después enfrentar los candidatos entre sí en Comparar productos. La página de aplicación de UAV industrial contiene el mismo servicio con sus propios atributos de filtro, y la página del fabricante T-Motor reúne toda la gama que hay detrás de estos registros.

Otros tres artículos cubren las partes de este tema que un servicio industrial no resuelve. Motores para UAV: ajuste de KV, empuje y masa a la aeronave cubre el panorama más amplio de la propulsión aérea, incluidos los registros de la serie P y de carga pesada para servicios fuera de la banda industrial aquí comparada. Motores BLDC para UAV de larga autonomía: eficiencia, masa y tensión del bus toma la misma cadena de hélice, KV y número de celdas y la aplica a la duración como requisito determinante y no al ciclo de servicio. Motores para drones de carga pesada: tres opciones T-Motor de 2.85 kg a 101 kg de empuje cubre el extremo de elevación del mismo servicio, donde las aeronaves se especifican frente a un empuje sostenido a escala de varios kilogramos.

La versión corta: fijar primero el perfil de misión, porque la parte del vuelo que se pasa manteniendo la posición fija la corriente frente a la que se dimensiona el bobinado; elegir el bus antes que el KV, porque los dos solo significan una velocidad de eje juntos y el bus es lo que decide la corriente; y leer el bobinado frente a la corriente de mantenimiento en último lugar, porque la cifra de potencia a 180 segundos es una ventana térmica y no un régimen. Dentro de este grupo, esa secuencia separa los dos registros por debajo de 3000 g de empuje de los tres de la banda intermedia, y a ambos de los dos registros pesados y del registro publicado para 12-24S, antes de sopesar un modelo individual frente a otro.