Heavy-lift ड्रोन के लिए BLDC मोटर का आकार मोटर से आगे की ओर नहीं, पेलोड से पीछे की ओर तय होता है। ऑल-अप वज़न तय करता है कि प्रणोदन तंत्र को कितना थ्रस्ट बनाना है, रोटर की संख्या उस थ्रस्ट को आर्मों में बाँटती है, और एयरफ़्रेम वास्तव में जिस ड्यूटी पर उड़ता है वह तय करती है कि मोटर की रेटिंग में से नियंत्रण-क्षणिक के लिए कितना बचता है। इसलिए चयन दो ऐसे आंकड़ों से शुरू होता है जिनका KV से कोई संबंध नहीं: उठाया जाने वाला द्रव्यमान, और उठाने वाली मोटरों का द्रव्यमान। यह मार्गदर्शिका तीन T-Motor आउटरनर मोटरों पर चलती है, जो दर्ज अधिकतम थ्रस्ट में 2.85 kg से 101.4 kg तक और मोटर द्रव्यमान में 195 g से 5130 g तक फैली हैं, और बताती है कि प्रत्येक पेलोड वर्ग में चयन कौन-सा विनिर्देश तय करता है।
नीचे दी गई तीनों इकाइयाँ एक ही संरचना साझा करती हैं - बड़े स्टेटर वाली ब्रशलेस आउटरनर मोटर, जिसे बाहरी इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रक चलाता है - और ये एक ही ToBMS श्रेणी, UAV मोटर, में आती हैं। इन्हें अलग करने वाले तत्व हैं थ्रस्ट श्रेणी, स्टेटर की ज्यामिति, बस वोल्टेज की खिड़की और आयाम, और ये अंतर छोटे मालवाहक मल्टीरोटर, औद्योगिक heavy-lift तथा मानवयुक्त-श्रेणी के प्लेटफ़ॉर्मों पर लागू होते हैं। यहाँ दिया प्रत्येक आंकड़ा ToBMS उत्पाद अभिलेख अथवा निर्माता द्वारा प्रकाशित विनिर्देश से लिया गया है; इकाई-परिवर्तन और उनसे निकाले गए अनुपात जहाँ आते हैं वहाँ व्युत्पन्न के रूप में चिह्नित हैं, और जहाँ कोई मान दर्ज नहीं है वहाँ उसे भरने के बजाय अनुपलब्ध बताया गया है।
त्वरित उत्तर
चयन किसी क्रम-सूची से नहीं, पेलोड वर्ग और रोटर संख्या से तय होता है। छह अथवा आठ आर्मों पर कुछ किलोग्राम कैमरा या संवेदक पेलोड उठाने वाले एयरफ़्रेम के लिए U5 KV400 तीनों में सबसे छोटी इकाई है - 195 g, दर्ज अधिकतम थ्रस्ट 2850 g तथा 3-8S की खिड़की - जो सीमित पैक आकार और छोटे आर्मों के अनुकूल है। माल ढुलाई, स्प्रे तथा सामान्य औद्योगिक heavy-lift कार्यों के लिए U15 II KV80 वह इकाई है जिस पर अधिकांश heavy-lift कार्यक्रम एकत्र होते हैं: 36500 g दर्ज अधिकतम थ्रस्ट और 180 सेकंड के लिए 8580 W, 1740 g के पैकेज में, 12-24S बस पर।
जहाँ पेलोड प्रति आर्म दसियों किलोग्राम तक पहुँच जाए अथवा प्लेटफ़ॉर्म मानवयुक्त हो, वहाँ दर्ज मेल U15XXL KV29 है: 101449 g थ्रस्ट, 210 A शिखर धारा और 5130 g द्रव्यमान। इस आकार पर मोटर एक घटक रहकर नहीं रहती और संरचनात्मक भाग बन जाती है, इसलिए एयरफ़्रेम, आर्म और लैंडिंग गियर सामान्यतः माउंटिंग के इर्द-गिर्द डिज़ाइन किए जाते हैं, न कि इसके विपरीत।
इन सबसे पहले सबसे उपयोगी जाँच यह है कि दर्ज थ्रस्ट आंकड़ा कहीं सतत मान के रूप में पढ़ा न जा रहा हो। इनमें से किसी अभिलेख में हॉवर-रेटेड थ्रस्ट मान नहीं है, और जो पावर आंकड़े प्रकाशित हैं वे 180 सेकंड की खिड़की के लिए दिए गए हैं। जो प्रणोदन बजट पूरा मार्जिन मोटरों पर खर्च कर देता है, उसके पास स्थिति-नियंत्रण, हवा के झोंके की प्रतिक्रिया अथवा एक रोटर के बंद पड़ने के लिए कोई गुंजाइश नहीं बचती।
किसी मोटर को heavy-lift ड्रोन मोटर क्या बनाता है
भारी छोर पर संरचना में कुछ नहीं बदलता। जो बदलता है वह यह है कि विनिर्देश का कौन-सा भाग बाध्यकारी सीमा बन जाता है। छोटे एयरफ़्रेम पर सीमित करने वाला कारक सामान्यतः पैक और वायरिंग होता है; heavy-lift प्लेटफ़ॉर्म पर वह तापीय ड्यूटी और मोटर द्रव्यमान होता है, और ये दोनों मोटर के बजाय पेलोड के साथ बढ़ते हैं।
थ्रस्ट बजट पूरे वायुयान का आंकड़ा है
दर्ज अधिकतम थ्रस्ट निर्माता के परीक्षण स्टैंड पर एक ही मोटर का मान है, किसी निर्दिष्ट वोल्टेज, प्रोपेलर और थ्रॉटल पर। एयरफ़्रेम को केवल अपने आर्मों का योग दिखता है, और मल्टीरोटर अभ्यास में उस योग का बजट ऑल-अप वज़न के एक गुणक पर बनाया जाता है, ताकि जब किसी एक रोटर को ज़ोर से चलाना पड़े अथवा वह पूरी तरह बंद हो जाए तब भी स्थिति-नियंत्रण के पास अधिकार बना रहे। उदाहरण के लिए U15 II पर छह आर्म, यदि हर मोटर अपने दर्ज अधिकतम तक चलाई जाए, तो कुल 219 kg बनेंगे - यह व्युत्पन्न आंकड़ा है, और ऐसा है जिसका कोई भी डिज़ाइन वास्तव में उपयोग नहीं कर सकता, क्योंकि नियंत्रण मार्जिन, तापीय ड्यूटी और पैक के वोल्टेज का गिरना - तीनों इसमें से अपना हिस्सा लेते हैं। व्यावहारिक अर्थ यह है कि कुछ भी उठाने के लिए दर्ज थ्रस्ट में से कितना उपलब्ध है, यह मोटरों की संख्या और पेलोड तय करते हैं, मोटर का चमकदार आंकड़ा नहीं।
मोटर का हर ग्राम वह पेलोड भी है जो एयरफ़्रेम नहीं चाहता था
मोटर का द्रव्यमान एक ऐसे तरीके से जुड़ता-बढ़ता है जिसे चूकना आसान है। आठ U15 II इकाइयों का वज़न 13920 g होता है, और आठ U15XXL इकाइयों का 41040 g - और यह एक भी बैटरी, आर्म अथवा फ़्लाइट कंट्रोलर जोड़ने से पहले, दोनों दर्ज द्रव्यमानों से व्युत्पन्न। इसलिए एक थ्रस्ट श्रेणी ऊपर जाना एक साथ थ्रस्ट खरीदता भी है और थ्रस्ट खर्च भी करता है, और इसी कारण अधिकतम थ्रस्ट का मोटर के स्वयं के द्रव्यमान से अनुपात अकेले थ्रस्ट की तुलना में अधिक उपयोगी पहला फ़िल्टर है। दर्ज आंकड़ों पर तीनों इकाइयाँ क्रमशः अपने द्रव्यमान की लगभग 14.6, 21.0 और 19.8 गुना निकलती हैं - ये व्युत्पन्न मान हैं, और यह याद दिलाते हैं कि मध्य आकार की इकाई अपने-आप कोई समझौता नहीं है।
180 सेकंड का आंकड़ा ड्यूटी की खिड़की है, सतत रेटिंग नहीं
जहाँ ToBMS अभिलेख अधिकतम पावर बताता है, वहाँ वह उसे 180 सेकंड के लिए बताता है, और U5 का अभिलेख इससे आगे जाकर अपने 30 A के आंकड़े को वही 180 सेकंड की खिड़की देता है। heavy-lift संदर्भ में यह ढाँचा मायने रखता है, क्योंकि मिशन का चाल चक्र एकल बर्स्ट नहीं होता: एक मालवाहक मल्टीरोटर मिनटों तक ऊँचाई बनाए रखता है, और हॉवर बिंदु पूरे समय धारा खींचता रहता है। 180 सेकंड की खिड़की यह जाँचने का उपयोगी साधन है कि हॉवर धारा तापीय सीमा के भीतर आराम से बैठती है या नहीं, पर सतत चढ़ाई का आकार तय करने का आंकड़ा वह नहीं है। जहाँ कोई डिज़ाइन अपनी अधिकांश उड़ान दर्ज अधिकतम के निकट बिताता है, वहाँ उत्तर निर्माता का तापीय परीक्षण डेटा तय करता है, चमकदार पावर आंकड़ा नहीं।
बस वोल्टेज मोटर का नहीं, पैक का अनुसरण करता है
किसी दी गई पावर पर बस बढ़ाने से धारा घटती है, और कम धारा का अर्थ है पतली केबल, कनेक्टर में कम हानि तथा वाइंडिंग के भीतर कम कॉपर-हानि। बड़ी U-श्रृंखला मोटरों की सेल संख्या के लिए पूरा तर्क यही है (U15 II पर 12-24S, U15XXL पर 24S), और इसी कारण heavy-lift प्लेटफ़ॉर्म तब भी उच्च सेल संख्या पर चलते हैं जब कम वोल्टेज भी वही थ्रस्ट देगा। सौदा बहीखाते के दूसरी ओर है: अधिक सेल का अर्थ है निगरानी के लिए अधिक श्रेणीबद्ध तत्व, बड़ा और भारी पैक, तथा अपनी अलग डी-रेटिंग वाला उच्च-वोल्टेज ESC। इस लेख की तीनों मोटरों पर अभिलेख एक समान नहीं है - U5 पर 3-8S की खिड़की है, U15 II पर 12-24S, और U15XXL पर अपनी LiPo आपूर्ति के लिए 24S रेटिंग। हर स्थिति में पैक का आकार एक ही वोल्टेज आंकड़े के बजाय सेल परास के अनुसार तय करना अधिक सुरक्षित पठन है।
प्रोपेलर का चयन परिचालन बिंदु उतनी ही मज़बूती से तय करता है जितनी मोटर
KV बताता है कि बिना भार के प्रति वोल्ट पर मोटर कितनी तेज़ घूमती है; प्रोपेलर तय करता है कि उस गति में से कितनी भार के नीचे बचती है। heavy-lift एयरफ़्रेम दक्षता के लिए बड़े, धीमे घूमने वाले प्रोपेलर उपयोग करते हैं, और बड़े प्रोपेलर को कम KV चाहिए। इसीलिए यहाँ तीनों इकाइयाँ थ्रस्ट श्रेणी बढ़ने के साथ 400 से 80 और फिर 29 KV पर जाती हैं, और इसीलिए निर्माता का स्वयं का युग्मन मार्गदर्शन आकारों के आर-पार KV तुलना से अधिक मायने रखता है। U5 6S की सिफ़ारिश पर 14 से 16 इंच के प्रोपेलरों के साथ प्रकाशित है, जबकि U15 II 40 इंच श्रेणी के प्रोपेलर और HV कंट्रोलर से मिलाई गई है। U15 II के दर्ज 8580 W को उस प्रोपेलर के बिना, जिसने वह पैदा किया, मोटर का गुण मानकर पढ़ना थ्रस्ट बजट के बिगड़ने का सबसे आम तरीका है।
चयन तय करने वाले आंकड़े
छह मान लगभग पूरा निर्णय अपने भीतर समेट लेते हैं। इनमें से अधिकांश मान तीनों मोटरों के लिए प्रकाशित हैं, और शेष केवल आंशिक रूप से प्रकाशित हैं - यह बात चयन-सूची बनाने से पहले जानना उपयोगी है।
प्रति मोटर थ्रस्ट, और उसे कितनी मोटरें बाँटती हैं
दर्ज अधिकतम मान 2850 g, 36500 g और 101449 g हैं। इन्हें तुलनीय बनाता है इनके नीचे लगे आर्मों की संख्या: हेक्साकॉप्टर के 6 kg ऑल-अप वज़न पर 2.85 kg एक बात है और 25 kg के प्लेटफ़ॉर्म पर 2.85 kg बिलकुल दूसरी। इसलिए तुलना में ले जाने योग्य आंकड़ा है प्रति इकाई ऑल-अप वज़न पर थ्रस्ट, और इससे पहले रोटर संख्या तय होनी चाहिए। यही वह बिंदु भी है जहाँ इन आंकड़ों के साथ heavy-lift ड्रोन मोटर वाला अनुप्रयोग पृष्ठ खोलना उपयोगी है, क्योंकि वह जिन पेलोड वर्गों को समूहित करता है, वे ठीक वही रोटर-संख्या और थ्रस्ट-पट्टी के निर्णय हैं जो यहाँ लिए जा रहे हैं।
द्रव्यमान, और वह एयरफ़्रेम से क्या वसूलता है
मोटर का द्रव्यमान पेलोड बजट से एक निश्चित कटौती है, और यह हर उड़ान में चुकाया जाता है, चाहे मिशन कोई भी हो। 195 g की U5 और 5130 g की U15XXL के बीच द्रव्यमान में लगभग 26 गुना और थ्रस्ट में लगभग 36 गुना का अंतर है - यह विनिमय दर आकार बढ़ने के साथ थोड़ी सुधरती है। व्यवहार में निर्णय उस सबसे छोटी मोटर से चलता है जो आवश्यक थ्रस्ट मार्जिन सहित उठा ले, क्योंकि बचा हुआ द्रव्यमान पैक की क्षमता में लगाया जा सकता है, जो थ्रस्ट के बजाय उड़ान समय खरीदता है।
KV बनाम प्रोपेलर और बस
KV के बारे में कुछ भी गुणवत्ता का कथन नहीं है। KV एक मिलान का कथन है: यह बताता है कि कौन-सी सेल संख्या और कौन-सा प्रोपेलर व्यास मोटर को हॉवर पर उचित परिचालन बिंदु तक लाएगा। 6S पैक पर 400 KV मोटर 15 इंच का प्रोपेलर आराम से घुमाती है; वही मोटर 12S पैक पर बहुत छोटा प्रोपेलर माँगेगी, और 6S पैक पर 29 KV मोटर किसी उपयोगी हॉवर बिंदु तक पहुँच ही नहीं पाएगी। जहाँ कोई तुलना तीन अलग KV रेटिंग साथ रखती है, वहाँ KV का अंतर प्रोपेलर और पैक के अंतर का गणित है, क्षमता का संकेत नहीं।
स्टेटर कॉन्फ़िगरेशन और तापीय द्रव्यमान
U5 12N14P स्टेटर उपयोग करती है, जबकि दोनों बड़ी इकाइयाँ 36N42P उपयोग करती हैं। अधिक स्लॉट और पोल सामान्यतः अधिक सहज टॉर्क तथा कम गति पर कम कॉगिंग देते हैं, और बड़ा स्टेटर अधिक कॉपर ढोता है, इसीलिए आंतरिक प्रतिरोध U5 के 116 mΩ से घटकर U15XXL पर 20 mΩ और U15 II पर 17 mΩ रह जाता है। heavy-lift का गणित प्रतिरोध पर ही असहज होता है: U15XXL की दर्ज 210 A शिखर धारा पर उसकी 20 mΩ वाइंडिंग कॉपर-हानि के रूप में लगभग 880 W व्यय करती है, और U5 अपने दर्ज 30 A आंकड़े पर लगभग 104 W - दोनों दर्ज मानों पर हमारा अनुमान, तापमान-सुधार रहित। ये हानियाँ उस मोटर के भीतर ऊष्मा हैं जिससे पहले ही ऊँचाई बनाए रखने को कहा जा रहा है, इसलिए प्रतिरोध और धारा के कॉलम थ्रस्ट के कॉलम के साथ ही चर्चा में आते हैं।
सतत धारा बनाम 180 सेकंड की खिड़की
इस चित्र का केवल एक हिस्सा दर्ज है। U5180 सेकंड की खिड़की के लिए 30 A तथा 10 V पर 0.3 A की निष्क्रिय धारा प्रकाशित करती है; U15XXL 210 A शिखर तथा 10 V पर 3.3 A की निष्क्रिय धारा; और U15 II के लिए दोनों धारा-आंकड़े निर्माता की डेटाशीट में हैं। शिखर और सतत आंकड़े के अंतर को पढ़ना ही इस तुलना का पूरा उद्देश्य है: शिखर धारा बताती है कि वाइंडिंग थोड़ी देर क्या सह सकती है, सतत आंकड़ा बताता है कि एयरफ़्रेम के हॉवर करते समय मोटर क्या बनाए रख सकती है, और दोनों के बीच का अंतर वही नियंत्रण मार्जिन है जिस पर फ़्लाइट कंट्रोलर काम करता है।
आयाम, शाफ़्ट और केबल
मोटर का द्रव्यमान एक किलोग्राम से ऊपर जाने तक यांत्रिक कॉलम मामूली लगता है। तीनों इकाइयाँ Ø42.5 × 37.5 mm, Ø147.5 × 55 mm तथा Ø151.5 × 106 mm की हैं, शाफ़्ट क्रमशः 5 mm, 20 mm और 25 mm तथा केबल लंबाई क्रमशः 600 mm, 100 mm और 200 mm। U15XXL पर आर्म को 5130 g का घूमता असेंबली और उसके ऊपर थ्रस्ट भार ढोना होता है, और 25 mm शाफ़्ट तथा 200 mm लीड तय करते हैं कि माउंट और रूटिंग कहाँ बैठ सकते हैं। केबल की लंबाई भी कोई मामूली बात नहीं है: U5 की 600 mm लीड छोटे एयरफ़्रेम के आर-पार पहुँच जाती है, जबकि U15 II की 100 mm लीड यह मानकर चलती है कि ESC आर्म की जड़ पर ही लगा है।
तुलना: तीन heavy-lift ड्रोन मोटर
नीचे दी गई तालिका तीनों इकाइयों को थ्रस्ट के बढ़ते क्रम में रखती है। प्रत्येक मान वैसा ही है जैसा प्रत्येक ToBMS उत्पाद अभिलेख में प्रकाशित है।
| मॉडल | स्टेटर | अधिकतम थ्रस्ट | अधिकतम शक्ति 180 s | वजन | आयाम |
|---|---|---|---|---|---|
| U5 KV400 | 12N14P | 2.85 kg | 850 W | 195 g | Ø42.5 × 37.5 mm |
| U15 II KV80 | 36N42P | 36.5 kg | 8580 W | 1740 g | Ø147.5 × 55 mm |
| U15XXL KV29 | 36N42P | 101.4 kg | सूचीबद्ध नहीं | 5130 g | Ø151.5 × 106 mm |
तीनों मोटरें ToBMS की UAV मोटर श्रेणी में सूचीबद्ध हैं। थ्रस्ट, द्रव्यमान और आयाम के मान प्रत्येक उत्पाद अभिलेख से लिए गए हैं, जहाँ थ्रस्ट ग्राम में संग्रहित होता है और यहाँ किलोग्राम में बदला गया है; ये परिवर्तन व्युत्पन्न हैं। U15XXL के लिए कोई अधिकतम पावर आंकड़ा दर्ज नहीं है, इसलिए कोई उद्धृत नहीं किया गया - जहाँ सतत पावर बजट उस पर निर्भर हो, वहाँ यह अंतर निर्माता की डेटाशीट से भरा जा सकता है। U15XXL के अभिलेख में 24S LiPo रेटिंग भी है, और उस इकाई के लिए पैक का आकार इसी बस के अनुसार तय करना चाहिए। धारा के आंकड़े तीनों में एक समान उपलब्ध नहीं हैं: U5 और U15XXL के अभिलेख उन्हें प्रकाशित करते हैं और U15 II के आंकड़े निर्माता की डेटाशीट में हैं, इसलिए धारा का कोई कॉलम नहीं दिखाया गया है।
पहला पैटर्न यह है कि थ्रस्ट और द्रव्यमान एक ही दर से नहीं बढ़ते। U5 से U15 II तक जाने पर थ्रस्ट लगभग 13 गुना हो जाता है जबकि द्रव्यमान लगभग 9 गुना, और U15 II से U15XXL तक जाने पर थ्रस्ट लगभग 2.8 गुना जबकि द्रव्यमान लगभग 2.9 गुना। विनिमय दर पहले कदम पर तेज़ी से सुधरती है और फिर सपाट हो जाती है, इसीलिए किसी परास का मध्य - सबसे ऊपर नहीं - सामान्यतः वह जगह होती है जहाँ कोई पेलोड वर्ग ठहरता है।
दूसरा पैटर्न यह है कि दोनों बड़ी मोटरों को आकार नहीं, संरचना अलग करती है। वे 36N42P स्टेटर साझा करती हैं और व्यास में कुछ मिलीमीटर के भीतर रहती हैं - 147.5 mm और 151.5 mm - फिर भी द्रव्यमान में लगभग तीन गुना और थ्रस्ट में लगभग 2.8 गुना भिन्न हैं, क्योंकि U15XXL लगभग दोगुनी लंबी है और 20 mm के मुकाबले 25 mm शाफ़्ट ढोती है। जो तुलना केवल व्यास का कॉलम पढ़ेगी वह निष्कर्ष निकालेगी कि दोनों लगभग एक ही मोटर हैं; लंबाई, द्रव्यमान और धारा के कॉलम कुछ और कहते हैं।
तीसरा पैटर्न वह है जो अधिकांश परियोजनाएँ तय करता है: प्रति इकाई थ्रस्ट पर द्रव्यमान की कीमत परास के मध्य में सबसे कम होती है। दर्ज आंकड़ों पर U15 II अपने द्रव्यमान के प्रति ग्राम पर लगभग 21 g थ्रस्ट लौटाती है, जबकि U15XXL लगभग 19.8 और U5 लगभग 14.6 - तीनों व्युत्पन्न। जहाँ पेलोड को अधिक आर्मों में फैलाया जा सके, वहाँ heavy-lift एयरफ़्रेम को अपना सर्वाधिक प्रतिफल इसी मध्य भूमि से मिलता है, और U15XXL तर्कसंगत चयन तभी बनती है जब प्रति आर्म पेलोड उससे आगे निकल जाए जो छोटी इकाई मार्जिन सहित उठा सकती है।
तीन पेलोड वर्ग, तीन मोटरें
दर्ज आंकड़े तभी निर्णय बनते हैं जब उन्हें किसी वायुयान वर्ग के सामने पढ़ा जाए। नीचे दी गई तीनों इकाइयाँ एक पेलोड पट्टी के लिए उपयुक्त हैं और उससे ऊपर की पट्टी के लिए अनुपयुक्त।
U5 KV400 - सीमित पैक आकार पर छोटे पेलोड
195 g पर, दर्ज अधिकतम थ्रस्ट 2850 g, 3-8S की खिड़की, 12N14P स्टेटर तथा 116 mΩ वाइंडिंग प्रतिरोध के साथ यह हल्के एयरफ़्रेम की मोटर है, जो फिर भी heavy-lift चर्चाओं में आती है, क्योंकि छह से आठ आर्मों पर कुछ किलोग्राम संवेदक या डिलीवरी पेलोड उठाने वाले मल्टीरोटर ठीक इसी पट्टी में आते हैं। इसका प्रकाशित युग्मन 6S की सिफ़ारिश पर 14 से 16 इंच के प्रोपेलर हैं, जो एयरफ़्रेम को संक्षिप्त और पैक को छोटा रखते हैं। 180 सेकंड की खिड़की के लिए दर्ज 30 A और उसी खिड़की के लिए 850 W अधिकतम पावर का अर्थ है कि हल्के मालवाहक वायुयान का हॉवर बिंदु रेटिंग के भीतर आराम से बैठता है, और 600 mm की केबल भीतर लगे ESC तक पहुँचने के लिए पर्याप्त लंबी है। जहाँ कोई डिज़ाइन कुछ किलोग्राम से आगे आर्म या पेलोड जोड़ना शुरू करता है, वहाँ सबसे पहले मार्जिन इसी इकाई का खत्म होता है।
U15 II KV80 - औद्योगिक heavy-lift का कामगार
U15 II KV80 वह इकाई है जिसे अधिकांश heavy-lift कार्यक्रम अंततः निर्दिष्ट करते हैं। यह Ø147.5 × 55 mm के 1740 g पैकेज में 36500 g अधिकतम थ्रस्ट और 180 सेकंड के लिए 8580 W दर्ज करती है, साथ में 36N42P स्टेटर, 17 mΩ आंतरिक प्रतिरोध तथा 12-24S की बस खिड़की। यह बस खिड़की ही इसे व्यावहारिक बनाती है: उच्च सेल संख्या किसी दी गई पावर पर धारा कम रखती है, जो ऐसे एयरफ़्रेम पर केबल और कनेक्टर की हानियाँ संभालने योग्य बनाए रखती है जहाँ हर आर्म पहले से पेलोड का अपना हिस्सा ढो रहा होता है।
इसका द्रव्यमान परास के उपयोगी बिंदु पर बैठता है। मोटर द्रव्यमान के प्रति ग्राम लगभग 21 g थ्रस्ट पर - यह व्युत्पन्न आंकड़ा है - यह अपने वज़न के हिसाब से अन्य दोनों की तुलना में अधिक थ्रस्ट लौटाती है, और इतनी छोटी है कि इसकी आठ इकाइयाँ भी द्रव्यमान बजट में एक गंभीर पैक के लिए जगह छोड़ देती हैं। 17 mΩ की वाइंडिंग अपनी थ्रस्ट श्रेणी के हिसाब से कॉपर-हानि संतुलित रखती है, और 100 mm केबल की लंबाई यह मानकर चलती है कि ESC आर्म की जड़ पर लगा है, जहाँ heavy-lift निर्माता उसे वैसे भी लगाते हैं ताकि उच्च-धारा का पथ छोटा रहे।
जो इस अभिलेख में प्रकाशित नहीं है वह धारा का आंकड़ा है, इसलिए हॉवर के समय मोटर जो बनाए रख सकती है और क्षणिक में जो सह सकती है, उनका अनुपात इस इकाई की ToBMS प्रविष्टि से पढ़ा नहीं जा सकता। जब प्रणोदन बजट लंबी उड़ान में हॉवर धारा पर निर्भर हो, तब निर्माता से पूछा जाने वाला पहला प्रश्न यही है।
U15XXL KV29 - मानवयुक्त श्रेणी और प्रति-आर्म पेलोड
U15XXL KV29 Ø151.5 × 106 mm की 5130 g मोटर में 101449 g अधिकतम थ्रस्ट और 210 A शिखर धारा दर्ज करती है। निर्माता इस इकाई को मानवयुक्त विमान प्रोपल्शन तथा 100 kg थ्रस्ट श्रेणी के heavy-lift प्लेटफ़ॉर्मों के लिए रखता है, जो अपने नीचे की इकाई से अलग अभियांत्रिकी समस्या है: प्रति मोटर 5130 g पर माउंटिंग, आर्म की संरचना और रोटर भार सब मोटर के इर्द-गिर्द डिज़ाइन करने पड़ते हैं, उसके अनुकूल बनाने के बजाय।
दो दर्ज मान एकीकरण का दायरा तय करते हैं। 20 mΩ वाइंडिंग प्रतिरोध का अर्थ है कि दर्ज 210 A शिखर पर लगभग 880 W कॉपर-हानि होती है - दर्ज मानों पर हमारा अनुमान, तापमान-सुधार रहित, और यह याद दिलाता है कि शिखर धारा एक क्षणिक अवस्था है, क्रूज़ करने की जगह नहीं। 25 mm शाफ़्ट और 200 mm लीड की लंबाई तय करते हैं कि माउंट और पावर रूटिंग कहाँ बैठ सकते हैं, और दोनों U15 II से बड़े हैं, जो इस इकाई के कहीं अधिक थ्रस्ट के अनुरूप है। 36N42P स्टेटर, 29 KV और 10 V पर 3.3 A की निष्क्रिय धारा चित्र पूरा करती हैं।
यहाँ के अभिलेख में 24S LiPo रेटिंग है, इसलिए पैक का आकार ToBMS प्रविष्टि से सीधे तय किया जा सकता है: निर्माता की विनिर्देश तालिका भी इस इकाई के लिए वही 24S रेटिंग देती है। यही वह इकाई भी है जिसमें अधिकतम पावर का आंकड़ा अनुपस्थित है, इसलिए कोई भी सतत पावर बजट ऊपर की तुलना से नहीं, डेटाशीट से आना चाहिए।
ये मोटरें कहाँ उपयोग होती हैं
तीनों इकाइयाँ एक ही ToBMS श्रेणी में हैं, पर तीन अलग प्रकार के वायुयानों में। यह पहचानना कि किस प्रकार का वायुयान डिज़ाइन किया जा रहा है, किसी भी विनिर्देश-तुलना से तेज़ी से चयन तय कर देता है, क्योंकि पेलोड वर्ग प्रति आर्म थ्रस्ट तय करता है और रोटर संख्या उसके बाद का सब कुछ। heavy-lift ड्रोन मोटर जिस पट्टी के लिए चुनी जा रही हो, वही शेष सूची तय करती है।
माल ढुलाई, डिलीवरी और मालवाहक मल्टीरोटर
यही मुख्य heavy-lift पट्टी है और यही वह है जिसकी सेवा U15 II करती है। इसकी विशिष्ट मिशन-प्रोफ़ाइल कुछ किलोग्राम से दसियों किलोग्राम तक माल ढोती है, घंटों के बजाय मिनटों तक उड़ती है, और उसका मूल्यांकन इस पर होता है कि वह मार्जिन सहित मार्ग पूरा कर पाती है या नहीं। यहाँ मोटर का द्रव्यमान मायने रखता है क्योंकि प्रणोदन का हर किलोग्राम वह किलोग्राम है जो पैकेज या पैक के लिए उपलब्ध नहीं रहता। इस पट्टी के डिज़ाइन सामान्यतः छह से आठ आर्मों पर बैठते हैं ताकि एक रोटर बंद होने की स्थिति उड़ने योग्य बनी रहे।
मानवयुक्त और यात्री-श्रेणी के प्लेटफ़ॉर्म
जहाँ पेलोड एक व्यक्ति अथवा उसके बराबर द्रव्यमान बन जाए, वहाँ U15XXL के दर्ज 101.4 kg थ्रस्ट और 210 A शिखर धारा उसे प्रणोदन की चर्चा में ला देते हैं, और निर्माता स्वयं इस इकाई को मानवयुक्त विमान के लिए रखता है, बिना चालक वाले मालवाहक के लिए नहीं। अभियांत्रिकी का ज़ोर बदल जाता है: रिडंडेंसी, माउंटिंग की दृढ़ता और तापीय मार्जिन प्रमुख हो जाते हैं, और प्रणोदन तंत्र का आकार सामान्यतः हॉवर बिंदु के बजाय सतत चढ़ाई की स्थिति के अनुसार तय होता है। नियामक और उड़ान-योग्यता संबंधी अपेक्षाएँ किसी उत्पाद अभिलेख की पहुँच के बाहर हैं, और प्लेटफ़ॉर्म आगे बढ़ेगा या नहीं यह वही चर्चाएँ तय करती हैं, थ्रस्ट का आंकड़ा नहीं।
औद्योगिक निरीक्षण और लॉन्ग-एंड्यूरेंस एयरफ़्रेम
हर heavy-lift एयरफ़्रेम भारी पेलोड नहीं उठाता। कुछ लंबे समय तक साधारण संवेदक ढोते हैं, जिससे थ्रस्ट की माँग नीचे आती है और दक्षता की माँग ऊपर जाती है, और यहीं U5 की 850 W अधिकतम पावर तथा 3-8S की खिड़की सार्थक होती है। संबंधित औद्योगिक UAV के लिए BLDC मोटर तथा लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV समूह उन कार्य-आवश्यकताओं के अनुसार दर्ज मोटरों को एकत्र करते हैं, और ये heavy-lift से बड़े छोर पर नहीं, छोटे छोर पर मिलते हैं।
VTOL, कृषि और मिश्रित बेड़े
दो और पट्टियाँ heavy-lift के निकट बैठती हैं और अक्सर उसके साथ मोटरें साझा करती हैं। कृषि एयरफ़्रेम भारी और बदलता पेलोड - भरा हुआ टैंक - ढोते हैं और इसलिए मिशन के सबसे भारी बिंदु पर हॉवर करते हैं, जो एक कठिन ड्यूटी स्थिति है; कृषि UAV के लिए BLDC मोटर पृष्ठ दर्ज मेलों को एकत्र करता है। VTOL प्लेटफ़ॉर्म अपने प्रणोदन का एक हिस्सा ऊर्ध्वाधर लिफ़्ट के लिए और एक हिस्सा क्रूज़ के लिए उपयोग करते हैं, इसलिए लिफ़्ट मोटरें कम गति पर भारी थ्रस्ट देखती हैं और क्रूज़ मोटर ठीक उलटा, और VTOL ड्रोन के लिए BLDC मोटर समूह इस विभाजन को कवर करता है। जिन प्लेटफ़ॉर्मों में लिफ़्ट तंत्र पैकेज के बजाय किसी व्यक्ति के लिए तय होता है, उनके लिए मानवयुक्त विमान प्रोपल्शन समूह U15XXL के घोषित कार्यक्षेत्र से सबसे निकट मेल खाता है।
चयन की जाँच-सूची
तीन जाँचें अधिकांश ज़मीन कवर कर लेती हैं, और इन्हें क्रम में करना सर्वोत्तम है, क्योंकि प्रत्येक अगली के लिए क्षेत्र सँकरा कर देती है।
ड्यूटी और पेलोड
पेलोड के आंकड़े से नहीं, ऑल-अप वज़न से शुरू करें। पैक, एयरफ़्रेम, एवियोनिक्स और मोटरें स्वयं भी जोड़ें, क्योंकि heavy-lift डिज़ाइन में प्रणोदन का द्रव्यमान कुल का अर्थपूर्ण भाग होता है। फिर रोटर संख्या तय करें, जाँचें कि प्रति मोटर दर्ज अधिकतम थ्रस्ट नियंत्रण-अधिकार के लिए मार्जिन सहित वज़न कवर करता है, और पुष्टि करें कि हॉवर बिंदु 180 सेकंड की खिड़की के किनारे पर नहीं, उसके भीतर आराम से बैठता है। जहाँ मिशन मिनटों तक ऊँचाई बनाए रखता हो, वहाँ यह प्रश्न उठाएँ कि कोई सतत पावर आंकड़ा प्रकाशित है भी या नहीं।
यांत्रिकी और आयाम
मोटर का व्यास, लंबाई, शाफ़्ट और द्रव्यमान उस आर्म के सामने जाँचें जिस पर उसे बैठना है। मोटर द्रव्यमान एक किलोग्राम से ऊपर जाने पर माउंट एक संरचनात्मक डिज़ाइन अभ्यास बन जाता है, और शाफ़्ट का व्यास तथा लीड की लंबाई तय करते हैं कि असेंबली कैसे बन सकती है। पुष्टि करें कि केबल उच्च-धारा पथ पर किसी एक्सटेंशन जोड़ के बिना ESC तक पहुँचती है, और यह भी कि KV तथा बस से निकलने वाला प्रोपेलर व्यास वास्तव में एयरफ़्रेम की ज्यामिति में फिट बैठता है।
पावर और नियंत्रण
पैक का आकार एक ही वोल्टेज के बजाय सेल परास के अनुसार तय करें, और ESC की धारा रेटिंग को उस प्रोपेलर के साथ शिखर आंकड़े के विरुद्ध जाँचें जो वास्तव में उपयोग होगा। वाइंडिंग प्रतिरोध को उस धारा के विरुद्ध मिलाएँ जिसे डिज़ाइन खींचने की अपेक्षा करता है, क्योंकि हानियाँ उस मोटर में ऊष्मा बन जाती हैं जो पहले से एक वायुयान को थामे हुए है। जहाँ अभिलेख धाराओं, निष्क्रिय धारा अथवा सतत पावर पर चुप है, वहाँ उन्हें मान लेने योग्य मूल्यों के बजाय निर्माता के साथ बंद किए जाने वाले खुले मुद्दे मानें।
- मोटरों और पैक सहित कुल ऑल-अप वज़न जोड़ें, फिर डिज़ाइन को जिस नियंत्रण मार्जिन की आवश्यकता है उस पर प्रति आर्म थ्रस्ट पाने के लिए रोटरों की संख्या से भाग दें।
- वह सबसे छोटी मोटर चुनें जिसका दर्ज अधिकतम थ्रस्ट उस आंकड़े को मार्जिन सहित कवर करता हो, क्योंकि बचा हुआ द्रव्यमान इसके बजाय पैक की क्षमता पर लगाया जा सकता है।
- पैक के निर्णय से बस तय करें, फिर जाँचें कि चुनी गई KV और प्रोपेलर उस बस पर उचित हॉवर बिंदु पर पहुँचते हैं।
- सत्यापित करें कि हॉवर धारा 180 सेकंड की खिड़की के भीतर आराम से बैठती है और जहाँ मिशन को आवश्यकता हो वहाँ सतत मान उपलब्ध है।
- तापीय डिज़ाइन पर अंतिम निर्णय लेने से पहले कॉपर-हानि का अनुमान लगाने के लिए वाइंडिंग प्रतिरोध को अपेक्षित हॉवर धारा के वर्ग से गुणा करें।
- शाफ़्ट व्यास, माउंटिंग पैटर्न, आयाम और केबल की लंबाई को आर्म तथा ESC की स्थिति के सामने जाँचें।
- पुष्टि करें कि KV और बस से निकलने वाला प्रोपेलर व्यास एयरफ़्रेम में फिट बैठता है, और ESC दर्ज शिखर धारा के लिए रेटेड है।
- हर वह मान दर्ज करें जो उत्पाद अभिलेख के बजाय डेटाशीट से आया हो, ताकि कोई फ़ील्ड भर जाने पर प्रणोदन बजट दोबारा जाँचा जा सके।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
Qheavy-lift ड्रोन मोटर को साधारण UAV मोटर से क्या अलग करता है?
संरचना वही रहती है; बाध्यकारी सीमा बदल जाती है। छोटे एयरफ़्रेम पर सीमाएँ सामान्यतः पैक और वायरिंग से आती हैं, जबकि heavy-lift प्लेटफ़ॉर्म पर तापीय ड्यूटी और मोटर द्रव्यमान प्रमुख हो जाते हैं, और दोनों मोटर के बजाय पेलोड के साथ बढ़ते हैं। इसीलिए किसी परास का भारी छोर बड़े स्टेटर, कम KV, उच्च सेल संख्या और लंबी लीड से पहचाना जाता है, और इसीलिए थ्रस्ट का मोटर के स्वयं के द्रव्यमान से अनुपात थ्रस्ट आंकड़े की तुलना में अधिक उपयोगी फ़िल्टर बन जाता है।
Qकिसी दिए गए पेलोड के लिए प्रति मोटर कितना थ्रस्ट चाहिए?
पेलोड के बजाय ऑल-अप वज़न से चलें, क्योंकि heavy-lift ड्रोन मोटर की तुलना इसी क्रम पर चलती है: एयरफ़्रेम, पैक, एवियोनिक्स और मोटरें जोड़ें, फिर रोटर संख्या से भाग दें। मल्टीरोटर अभ्यास कुल का बजट ऑल-अप वज़न के एक गुणक पर बनाता है, ताकि जब किसी एक रोटर को ज़ोर से चलाया जाए अथवा वह चला जाए तब भी स्थिति-नियंत्रण के पास अधिकार बना रहे, जिसका अर्थ है कि प्रति मोटर दर्ज अधिकतम थ्रस्ट एक ऊपरी सीमा है, काम करने का बिंदु नहीं। इस लेख के किसी भी अभिलेख में हॉवर-रेटेड थ्रस्ट मान प्रकाशित नहीं है, इसलिए हॉवर बिंदु की पुष्टि निर्माता के परीक्षण डेटा से, इच्छित वोल्टेज, प्रोपेलर और थ्रॉटल पर ही करनी होती है।
Qक्या U15 II KV80 का 8580 W आंकड़ा सतत रेटिंग है?
नहीं। यह 180 सेकंड के लिए अधिकतम पावर के रूप में दर्ज है, जो सतत तापीय रेटिंग के बजाय ड्यूटी की खिड़की है। यही परिपाटी U5 पर भी दिखती है, जिसका 30 A का आंकड़ा भी 180 सेकंड की खिड़की के लिए दर्ज है। 180 सेकंड का आंकड़ा यह जाँचने के लिए उपयोगी है कि हॉवर धारा सीमा के भीतर बैठती है या नहीं, पर जो मिशन मिनटों तक ऊँचाई बनाए रखता है उसे सतत मान भी चाहिए, और जहाँ अभिलेख वह प्रकाशित न करता हो वहाँ डेटाशीट देखने की जगह है।
Qheavy-lift एयरफ़्रेम पर मोटर का द्रव्यमान इतना मायने क्यों रखता है?
क्योंकि यह हर उड़ान में चुकाया जाता है और रोटर संख्या के साथ गुणित होता है। आठ U15 II इकाइयों का वज़न 13920 g और आठ U15XXL इकाइयों का 41040 g होता है - दोनों दर्ज द्रव्यमानों से व्युत्पन्न - और यह बैटरी या आर्म जोड़ने से पहले। इसलिए एक थ्रस्ट श्रेणी ऊपर जाना एक साथ थ्रस्ट खरीदता भी है और थ्रस्ट खर्च भी करता है। दर्ज आंकड़ों पर U15 II अपने द्रव्यमान के प्रति ग्राम लगभग 21 g थ्रस्ट लौटाती है, U15XXL लगभग 19.8 और U5 लगभग 14.6 - तीनों व्युत्पन्न - और इसीलिए परास का मध्य अक्सर कुशल चयन निकलता है।
Qक्या U5 KV400 जैसी छोटी मोटर heavy-lift प्लेटफ़ॉर्म पर उपयोग की जा सकती है?
हाँ, अपनी पट्टी के भीतर। 195 g पर, दर्ज अधिकतम थ्रस्ट 2850 g, 3-8S की खिड़की तथा 180 सेकंड के लिए 850 W अधिकतम पावर के साथ यह छह से आठ आर्मों पर कुछ किलोग्राम संवेदक या डिलीवरी पेलोड उठाने वाले एयरफ़्रेमों के लिए उपयुक्त है, और 14 से 16 इंच के प्रोपेलरों के साथ इसका प्रकाशित युग्मन एयरफ़्रेम को संक्षिप्त रखता है। जैसे ही आर्म संख्या या पेलोड प्रति आर्म आवश्यक थ्रस्ट को उसके दर्ज अधिकतम से मार्जिन सहित आगे धकेलता है, यह गलत चयन बन जाती है, क्योंकि शेष मार्जिन ही वह है जो फ़्लाइट कंट्रोलर नियंत्रण के लिए उपयोग करता है।
Qheavy-lift प्लेटफ़ॉर्म को कौन-सा बस वोल्टेज उपयोग करना चाहिए?
वही जो पैक, मोटरों की आवश्यक धारा पर संभालने योग्य कॉपर-हानि के साथ दे सके। सेल संख्या बढ़ाने से किसी दी गई पावर पर धारा घटती है, जो वायरिंग और वाइंडिंग की हानियाँ कम करती है, और इसीलिए इस तुलना की बड़ी इकाइयाँ उच्च सेल संख्या ढोती हैं - U15 II पर 12-24S और U15XXL पर 24S - जबकि U5 में 3-8S दर्ज है। कीमत पैक और कंट्रोलर की ओर चुकानी पड़ती है: प्रबंधन के लिए अधिक श्रेणीबद्ध तत्व, अधिक द्रव्यमान, और अपनी अलग डी-रेटिंग वाला उच्च-वोल्टेज ESC। ध्यान रहे कि U15XXL के अभिलेख में 24S LiPo रेटिंग है, इसलिए पैक का आकार तय करने का आधार वह सेल परास उपलब्ध है।
Qheavy-lift मोटर पर KV का प्रोपेलर चयन से क्या संबंध है?
KV तय करता है कि बिना भार के प्रति वोल्ट पर मोटर कितनी तेज़ घूमती है, और प्रोपेलर तय करता है कि भार के नीचे उस गति में से कितनी बचती है। बड़े, धीमे घूमने वाले प्रोपेलर ही heavy-lift को कुशल बनाते हैं, और उन्हें उपयोगी सेल संख्या पर उचित हॉवर बिंदु तक पहुँचने के लिए कम KV चाहिए। इसीलिए यहाँ तीनों इकाइयाँ थ्रस्ट श्रेणी बढ़ने के साथ 400 KV से 80 KV और फिर 29 KV पर जाती हैं, और इसीलिए निर्माता का स्वयं का युग्मन मार्गदर्शन - U5 के साथ 14 से 16 इंच के प्रोपेलर, U15 II के साथ 40 इंच श्रेणी का प्रोपेलर - अलग-अलग आकारों के आर-पार की KV तुलना से अधिक मायने रखता है।
आधिकारिक संसाधन
तीनों मोटरें T-Motor द्वारा प्रकाशित हैं, और निर्माता के अपने पृष्ठों पर वे डेटाशीट, परीक्षण डेटा तथा युग्मन मार्गदर्शन उपलब्ध हैं जो ToBMS अभिलेख दोबारा प्रस्तुत नहीं करते: U5 KV400, U15 II KV80 तथा U15XXL KV29, और व्यापक परास T-Motor की आधिकारिक साइट पर। जहाँ ToBMS अभिलेख चुप है - U15XXL की अधिकतम पावर, U15 II के धारा आंकड़े, और कोई भी हॉवर-रेटेड थ्रस्ट मान - वहाँ यही पृष्ठ अथवा संबंधित डेटाशीट अंतर भरने की जगह हैं।
आगे कहाँ जाएँ
पढ़ने से चयन-सूची तक पहुँचने के लिए तीन उपकरण क्रम से काम करते हैं: इस तुलना की हर मोटर UAV मोटर श्रेणी में आती है, उम्मीदवारों को BLDC मोटर चयन में थ्रस्ट श्रेणी, KV और द्रव्यमान के अनुसार सँकरा किया जा सकता है, और चुनी हुई इकाइयों को BLDC मोटर की तुलना में एक-दूसरे के विरुद्ध रखा जा सकता है। इसी निर्णय का अनुप्रयोग पक्ष Heavy-lift ड्रोन पृष्ठ पर एकत्र है, जो दर्ज मेलों को पेलोड वर्ग के अनुसार समूहित करता है।
तीन मौजूदा गाइड यहाँ से बगल की ओर जाती हैं। UAV मोटर: एयरफ्रेम के अनुसार KV, थ्रस्ट और द्रव्यमान का मिलान उसी श्रेणी को एयरफ़्रेम की ओर से पढ़ती है और व्यापक U, Navigator, P तथा AT परासों में KV, स्टेटर कॉन्फ़िगरेशन, प्रतिरोध और थ्रस्ट को कवर करती है, तथा इस पेलोड-केंद्रित दृष्टि की समकक्ष है। ड्रोन मोटर: FPV, fixed-wing और VTOL मोटर चयन उसी परिवार के छोटे छोर को कवर करती है जहाँ बैटरी आयु और प्रतिक्रिया प्रमुख होती हैं, और BLDC मोटर: brushless DC मोटर प्रकार, विनिर्देश और चयन की गाइड इन सभी श्रेणियों - UAV मोटर, ड्रोन मोटर, गिम्बल मोटर, थ्रस्टर तथा एक्चुएटर - को एक फ़्रेम में रखती है, उनके लिए जो एयरफ़्रेम के बजाय तकनीक से शुरू करते हैं। इसी प्रश्न की मानवयुक्त शाखा की तुलना अलग से की गई है: मानवयुक्त विमान प्रोपल्शन प्रणालियाँ: तीन T-Motor U15 मोटरों का चयन में U15 II, U15XL और U15XXL को उन भारों और ड्यूटी चक्रों पर साथ रखा गया है जो मानवयुक्त प्लेटफ़ॉर्म जोड़ता है।
संक्षेप में: पहले ऑल-अप वज़न और रोटर संख्या तय करें, उनसे नियंत्रण मार्जिन सहित प्रति आर्म आवश्यक थ्रस्ट निकालें, वह सबसे छोटी मोटर चुनें जिसका दर्ज अधिकतम थ्रस्ट उसे कवर करता हो, और फिर KV, सेल संख्या तथा प्रोपेलर को परिचालन बिंदु तय करने दें। इस परास पर यह क्रम सामान्यतः औद्योगिक heavy-lift के लिए U15 II पर, प्रति आर्म पेलोड मध्य इकाई की मार्जिन-सहित क्षमता से आगे निकलने पर U15XXL पर, और पेलोड कम एकल-अंकीय किलोग्राम में रहने पर U5 पर पहुँचता है।
