लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटरें: दक्षता, द्रव्यमान और बस वोल्टेज

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर उस बिंदु के लिए चुना जाता है जहाँ एयरफ़्रेम वास्तव में अपना समय बिताता है, न कि उस शिखर के लिए जिसे वह एक क्षण के लिए सह सकता है, और UAV मोटर श्रेणी में वर्तमान में सूचीबद्ध सात MN-श्रृंखला मॉडल दिखाते हैं कि ये दो आवश्यकताएँ कितनी दूर बैठती हैं। पूरे समूह में KV 160 से 470 तक चलता है, द्रव्यमान 68 g से 171 g तक, आंतरिक प्रतिरोध 55 mΩ से 194 mΩ तक और प्रकाशित 180 सेकंड की पावर 380 W से 1200 W तक। इस विस्तार को एक ओर उप-किलोग्राम सर्वेक्षण मल्टीरोटर और दूसरी ओर बहु-किलोग्राम VTOL लिफ़्ट प्लेटफ़ॉर्म — दोनों का उत्तर देना है, इसलिए उपयोगी प्रश्न यह नहीं कि सात में से कौन सबसे शक्तिशाली है, बल्कि यह कि कौन अपनी दक्षता और अपना तापमान उस हॉवर बिंदु पर बनाए रखता है जिसके इर्द-गिर्द मिशन बनाया गया है। यह मार्गदर्शिका उसी प्रश्न के विरुद्ध सातों अभिलेखों को पढ़ती है, और वही कार्यभार लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV अनुप्रयोग पृष्ठ पर भी वर्णित है।

त्वरित उत्तर

उड़ान समय एक श्रृंखला से तय होता है, किसी एक कॉलम से नहीं, और यह श्रृंखला प्रोपेलर से बस वोल्टेज तक और वहाँ से वाइंडिंग तक चलती है। प्रोपेलर का व्यास और पिच शाफ़्ट गति तथा वह टॉर्क तय करते हैं जो मोटर को देना होता है; सेल संख्या वह वोल्टेज तय करती है जो वाइंडिंग देखती है; और KV दोनों को जोड़ता है, क्योंकि KV शाफ़्ट गति और लगाए गए वोल्ट के बीच का अनुपात है। एक लॉन्ग-एंड्यूरेंस एयरफ़्रेम चाहता है कि प्रोपेलर बड़ा और धीमा हो तथा बस ऊँची हो, ताकि पूरे मिशन के दौरान वाइंडिंग जो धारा ले जाती है वह कम रहे, और इस समूह में जो अभिलेख 6-12S तथा 12S के लिए प्रकाशित हैं वही इसी व्यवस्था के लिए बनाए गए हैं।

दो कॉलम अपनी चौड़ाई से अधिक भार उठाते हैं। आंतरिक प्रतिरोध कॉपर हानि का गुणांक है, और कॉपर हानि पूरी उड़ान के दौरान लगातार चुकाई जाती है, झटकों में नहीं, इसलिए दो उम्मीदवारों के बीच तीन गुना भिन्न प्रतिरोध वह अंतर है जिसे मिशन महसूस करेगा। प्रकाशित 180 सेकंड की पावर एक तापीय खिड़की है, क्रूज़ रेटिंग नहीं, और इसे समान कार्यभार वाले उम्मीदवारों के बीच मार्जिन संकेत के रूप में पढ़ना सर्वोत्तम है, न कि उस संख्या के रूप में जिसे उड़ान-समय के अनुमान में रखा जाए। इसलिए लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर का चयन प्रोपेलर और कुल द्रव्यमान से शुरू होता है, बस और KV की ओर बढ़ता है, और उसके बाद ही अभिलेखों की कॉलम-दर-कॉलम तुलना करता है।

सातों अभिलेख द्रव्यमान पर नहीं, बस पर बँटते हैं। इनमें से चार 6S या उससे कम के लिए और तीन 6-12S या 12S के लिए प्रकाशित हैं, और KV के आंकड़े भी उसी विभाजन का अनुसरण करते हैं, जो कम-वोल्टेज अभिलेखों पर 340 से 470 KV तक और उच्च-वोल्टेज अभिलेखों पर 160 से 240 KV तक चलते हैं। दोनों समूह भिन्न पैक वोल्टेज से तुलनीय शाफ़्ट गति तक पहुँच सकते हैं, और जो आंकड़ा इन्हें अलग करता है वह वह धारा है जो प्रत्येक अपनी प्रकाशित पावर के लिए खींचता है। नीचे के अनुभाग इस श्रृंखला को क्रम से खोलते हैं, फिर सातों अभिलेखों को एक ही विनिर्देश-समूह के रूप में साथ रखते हैं।

उड़ान समय वास्तव में कहाँ खोता है

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर पर उड़ान समय इसलिए नहीं खोता कि मोटर अमूर्त रूप से अक्षम है; यह एक विशिष्ट परिचालन बिंदु पर खोता है, और वह बिंदु हॉवर है। हॉवर बिंदु के आगे का सब कुछ — जिस पैक को ढोना है उसका आकार, जिस चढ़ाई का बजट बनाना है, जो रिज़र्व रखना है — उस पावर से निकलता है जो वायुयान को हवा में बनाए रखने के लिए चाहिए। इसीलिए लॉन्ग-एंड्यूरेंस की चयन-सूची हॉवर दक्षता और तापीय व्यवहार के इर्द-गिर्द लिखी जाती है, किसी उत्पाद परास के सबसे बड़े प्रकाशित पावर आंकड़े के इर्द-गिर्द नहीं।

हॉवर बिंदु वह जगह है जहाँ मिशन खर्च होता है

एक सर्वेक्षण या निरीक्षण उड़ान एक बार चढ़ती है, स्थिर होती है, और फिर अपनी अवधि के अधिकांश भाग तक ऊँचाई बनाए रखती है, इसलिए उस स्थिर अवस्था में खींची गई विद्युत पावर ही वह आंकड़ा है जो एंड्यूरेंस तय करता है। शिखर पावर चढ़ाई के दौरान कुछ सेकंड के लिए खींची जाती है और उसे वाइंडिंग नहीं, ESC और पैक सीमित करते हैं। चयन-सूची के लिए परिणाम सीधा है: समान प्रकाशित शिखर पावर वाली दो मोटरें हॉवर बिंदु पर बहुत दूर बैठ सकती हैं, और लंबे मिशन के लिए वही मायने रखती है जो हॉवर पर बेहतर है। यही कारण है कि 180 सेकंड का कॉलम हॉवर डेटा का विकल्प नहीं बन सकता, और यही कारण है कि नीचे के अनुभाग वहाँ जहाँ भी तुलना इस अंतर पर निर्भर हो, दोनों आंकड़ों को अलग रखते हैं।

डिस्क लोडिंग मोटर का निर्णय होने से पहले प्रोपेलर का निर्णय है

किसी दिए गए कुल द्रव्यमान पर मल्टीरोटर को हॉवर करने के लिए चाहिए पावर उसके नीचे के डिस्क क्षेत्र के बढ़ने पर घटती है, और डिस्क क्षेत्र मोटरों का नहीं, प्रोपेलरों का गुण है। एक ही एयरफ़्रेम पर बड़ा रोटर हवा के बड़े द्रव्यमान को कम वेग तक त्वरित करता है, जो कम प्रेरित पावर पर वही थ्रस्ट देता है। मोटर चित्र में केवल उस घटक के रूप में आती है जिसे उस बड़े रोटर को काम करने योग्य गति पर और बिना अधिक गर्म हुए घुमाना होता है, इसीलिए इस समूह के कम-KV अभिलेख वही हैं जो सर्वाधिक सेल संख्या के लिए प्रकाशित हैं: बड़े, धीमे प्रोपेलर को प्रति वोल्ट कम शाफ़्ट गति चाहिए, और ऊँची बस ही वह गति देती है जो उच्च KV के बिना आवश्यक शाफ़्ट गति तक पहुँचाए।

एंड्यूरेंस प्रति वाट थ्रस्ट है, वाट नहीं

हॉवर अर्थव्यवस्था का वर्णन करने वाला आंकड़ा यह है कि विद्युत निवेश के प्रत्येक वाट पर कितना थ्रस्ट वापस मिलता है, और निर्माता इसे सीधे प्रकाशित करता है। MN3510 KV360 का परीक्षण डेटा 15 × 5 CF प्रोपेलर पर 14.8 V पर 340 g थ्रस्ट से 15.32 G/W पर 50 प्रतिशत थ्रॉटल पर, 580 g 13.06 G/W पर 65 प्रतिशत पर और 760 g 11.41 G/W पर 75 प्रतिशत पर होते हुए, 1000 g 9.94 G/W पर पूरे थ्रॉटल तक चलता है। एक ही मोटर और एक ही प्रोपेलर पर, इसलिए 50 प्रतिशत का बिंदु पूरे-थ्रॉटल बिंदु की तुलना में लगभग 1.5 गुना थ्रस्ट प्रति वाट लौटाता है। लॉन्ग एंड्यूरेंस UAV दक्षता उस वक्र के आंशिक-थ्रॉटल सिरे पर खरीदी जाती है, जहाँ वास्तव में वह वायुयान समय बिताता है जो चढ़ नहीं रहा, और यही कारण है कि शिखर-पावर कॉलम के विरुद्ध पढ़ी गई चयन-सूची गलत दिशा दिखा सकती है।

प्रतिरोध, धारा और वह ऊष्मा जिसके साथ लंबे मिशन को जीना होता है

कॉपर हानि धारा का वर्ग गुणा वाइंडिंग प्रतिरोध है, और उस गुणनफल का प्रत्येक पद लंबी उड़ान में भिन्न व्यवहार करता है। धारा प्रोपेलर और बस तय करते हैं; प्रतिरोध वाइंडिंग का गुण है; और जो हानि होती है वह ऐसे स्टेटर के भीतर ऊष्मा में बदल जाती है जिसमें कोई सक्रिय शीतलन नहीं और केवल उतनी ही वायु-धारा होती है जितनी एयरफ़्रेम देता है। बीस मिनट की सॉर्टी में हानि लगातार जमा होती है, इसलिए UAV मोटर आंतरिक प्रतिरोध का आंकड़ा क्षणिक लागत नहीं, चल रही लागत का गुणांक है, और लॉन्ग एंड्यूरेंस UAV दक्षता वही है जो दोनों पद पूरी डिस्चार्ज के दौरान मिलकर तय करते हैं।

प्रतिरोध वह हानि है जो पूरे मिशन तक चलती है

चूँकि हानि धारा के वर्ग के साथ बढ़ती है, इसका मान अधिकतर इससे तय होता है कि हॉवर धारा कहाँ बैठती है, और हॉवर धारा प्रोपेलर भार तथा बस वोल्टेज से तय होती है। इस समूह में प्रतिरोध 55 mΩ से MN5008 KV340 पर लेकर 194 mΩ तक MN4006 KV380 पर चलता है, जो तुलनीय प्रकाशित पावर वाले अभिलेखों में लगभग साढ़े तीन गुना का अंतर है। बस कॉलम के साथ पढ़ने पर यह क्रम अधिकतर समझाया जा सकता है: सेल संख्या जितनी ऊँची, किसी दिए गए शाफ़्ट पावर के लिए आवश्यक धारा उतनी कम, और प्रतिरोध पद की लागत उतनी ही कम। एक लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV चयन-सूची के स्पष्ट पठन में दोनों कॉलम साथ लेने होते हैं, क्योंकि कम-वोल्टेज अभिलेख पर उच्च प्रतिरोध और उच्च-वोल्टेज अभिलेख पर निम्न प्रतिरोध एक ही कार्यभार को नहीं माप रहे होते।

आइडल धारा पंक्ति, और एक घंटे में इसकी लागत

आइडल धारा वह धारा है जो मोटर बिना प्रोपेलर भार के खींचती है, और यह उन हानियों को कवर करती है जो भार से बिल्कुल नहीं आतीं — बेयरिंग घर्षण, वायु-घर्षण तथा स्टेटर में लोहे की हानियाँ। ये हानियाँ जब भी मोटर घूमती है तब मौजूद रहती हैं, इसलिए एक घंटे में ये पैक पर एक निश्चित कर होती हैं। इस समूह में यह कॉलम असमान रूप से प्रकाशित है, और यह भिन्न संदर्भ वोल्टेज पर प्रकाशित है, जो एक ऐसी सीमा है जिसे स्पष्ट रूप से बताना उचित है: MN4006 KV380 0.3 A पर सूचीबद्ध है और MN5008 KV340 0.9 A पर, दोनों 10 V पर, जबकि MN6007 II KV160 0.5 A पर 18 V पर सूचीबद्ध है। समूह के शेष चार अभिलेख इस फ़ील्ड को नहीं रखते, इसलिए सभी सातों में समान-की-समान नो-लोड रैंकिंग अभिलेखों से नहीं बनाई जा सकती; जहाँ कोई निर्माण नो-लोड हानि पर निर्भर हो, वहाँ यह आंकड़ा निर्माता के दस्तावेज़ के सामने रखे जाने वाले प्रश्नों में आता है।

जो स्टेटर ठंडा रहता है वह अपना दक्षता मार्जिन बनाए रखता है

कॉपर प्रतिरोध तापमान के साथ बढ़ता है, इसलिए हॉवर बिंदु पर गर्म चलने वाली वाइंडिंग वह वाइंडिंग है जिसकी हानियाँ उड़ान के दौरान बढ़ती हैं और जिसका उपलब्ध मार्जिन उनके साथ घटता है। यह तापीय व्यवहार को लॉन्ग-एंड्यूरेंस मोटर का द्वितीयक नहीं, प्रथम-कोटि का गुण बनाता है, और यह कार्यभार का वह भाग है जिसे प्रकाशित तालिकाएँ सबसे कम सीधे वर्णित करती हैं। निर्माता का अपना परीक्षण-नोट अपने तापमान कॉलम के पीछे की शर्त के बारे में स्पष्ट है: यह आंकड़ा 100 प्रतिशत थ्रॉटल पर मोटर के 10 मिनट तक चलने के बाद मोटर की सतह का तापमान है। आंशिक थ्रॉटल पर स्थिर हॉवर पूरे थ्रॉटल पर दस मिनट से भिन्न तापीय स्थिति है, इसलिए तापमान डेटा इस बात का प्रमाण है कि डिज़ाइन ऊष्मा को कैसे संभालता है, न कि हॉवर तापमान की भविष्यवाणी, और इसके पीछे की माउंटिंग तथा परिवेश संबंधी मान्यताएँ निर्माता के दस्तावेज़ के साथ रहती हैं।

एक लंबा मिशन जो माँगता है जो एक छोटा नहीं माँगता

एक छोटी उड़ान और एक लंबी उड़ान एक ही विनिर्देश तालिका को भिन्न रूप से पढ़ती हैं, और अंतर केवल अवधि का नहीं होता। एक लंबा मिशन वाइंडिंग को एक सतत धारा और एक सतत तापीय भार के संपर्क में रखता है, यह पैक को इतना खाली करता है कि बस वोल्टेज मोटर के नीचे खिसक जाए, और यह ऐसे किसी घटक के लिए जगह नहीं छोड़ता जिसके प्रकाशित आंकड़े केवल डिस्चार्ज वक्र के आरंभ में ही टिकते हों। ये तीन प्रभाव ही कारण हैं कि दोनों कार्यभारों के बीच मायने रखने वाले कॉलम बदल जाते हैं।

180 सेकंड का कॉलम वास्तव में क्या माप रहा है

प्रकाशित 180 सेकंड की पावर वह पावर है जिसे मोटर अपने इन्सुलेशन वर्ग और अपनी माउंटिंग द्वारा तय तापीय सीमा तक पहुँचने से पहले 180 सेकंड तक अवशोषित कर सकती है, और निर्माता उसके पीछे की तापमान परिपाटी बताता है। यह चढ़ाई और सॉर्टी के बीच बैठती है: किसी भी टेक-ऑफ उछाल से लंबी, किसी उड़ान से बहुत छोटी। लॉन्ग-एंड्यूरेंस चयन-सूची में इसकी उपयोगी भूमिका तुलनात्मक है — 1200 W का अभिलेख 380 W के अभिलेख के विरुद्ध इस बात में वास्तविक अंतर है कि सीमा तक पहुँचने से पहले वाइंडिंग कितनी धारा ले जा सकती है, और यह कि हॉवर बिंदु खिसकने पर भारी एयरफ़्रेम के पास कितना मार्जिन है। यह वह आंकड़ा नहीं है जिसमें पैक की ऊर्जा को भाग दिया जाए, और ऊपर के अनुभाग बताते हैं क्यों: संग्रहित ऊर्जा को हवा में समय में बदलने वाला हॉवर बिंदु पर प्रति वाट थ्रस्ट है, तापीय सीमा नहीं।

समय के साथ कार्यभार, और एक शिखर आंकड़ा उसका विकल्प क्यों नहीं बन सकता

एक मिशन का एक आकार होता है, और वही आकार वाइंडिंग अनुभव करती है। कुछ दसियों सेकंड की चढ़ाई, कई मिनट का हॉवर, एक स्थान-परिवर्तन चरण और एक अवतरण — प्रत्येक भिन्न धारा प्रस्तुत करते हैं, और केवल हॉवर खंड ही इतना लंबा चलता है कि तापीय स्थिर अवस्था के लिए मायने रखे। विनिर्देश तालिका में उस प्रोफ़ाइल के लिए कोई कॉलम नहीं है, जिसका अर्थ है कि तुलना उन्हीं भागों से जोड़नी होती है जो मौजूद हैं: परीक्षण डेटा से हॉवर बिंदु दक्षता, वह प्रतिरोध जो हॉवर धारा को ऊष्मा में बदलता है, और परास के सिरों के प्रकाशित आंकड़े। किसी चयन-सूची को पावर कॉलम की सबसे बड़ी संख्या से पढ़ना एक वितरण के बदले एक चरम रख देना है, और यही सबसे आम तरीका है जिससे लॉन्ग-एंड्यूरेंस चयन गलत आधार पर किया जाता है।

पैक के अंत में वोल्टेज गिरावट

जिस पैक ने अपनी अधिकांश क्षमता दे दी है वह भरे हुए पैक से कम वोल्टेज पर बैठता है, और मोटर इसे सीधे देखती है, क्योंकि KV वोल्ट को शाफ़्ट गति में बदलता है। इसलिए उड़ान के अंत में किसी दिए गए थ्रॉटल पर उपलब्ध शाफ़्ट गति घट जाती है, और वही थ्रस्ट बनाए रखने में अधिक धारा लगती है — जो ठीक उसी क्षण कॉपर हानि बढ़ाती है जब पैक के पास देने के लिए सबसे कम मार्जिन होता है। अभिलेख इसे केवल सेल-संख्या कॉलम के माध्यम से वर्णित करते हैं, और यही एक कारण है कि इस संख्या को पैकेजिंग विवरण नहीं, कार्यभार का भाग मानकर पढ़ना उचित है। जिस निर्माण की पूरी उड़ान भरे-पैक वोल्टेज के विरुद्ध योजना बनाई गई हो, वह उस वक्र के शिखर के विरुद्ध योजना बना रहा है जो नीचे की ओर ढलता है।

द्रव्यमान, और वह बैटरी क्षमता जिसे यह हटा देता है

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर पर द्रव्यमान मुफ़्त नहीं है: इसे उन दो बजटों से चुकाया जाता है जो एंड्यूरेंस तय करते हैं, पेलोड और पैक। मोटर पर जोड़ा गया प्रत्येक ग्राम पूरी उड़ान तक उठाना पड़ता है, जो हॉवर पावर बढ़ाता है और इसलिए पैक को जल्दी खाली करता है; पैक से निकाला गया वही ग्राम संग्रहित ऊर्जा हटा देता है। यह लेन-देन वास्तविक है और मापा जा सकता है, इसीलिए द्रव्यमान कॉलम यांत्रिक परिशिष्ट में नहीं, दक्षता कॉलमों के बगल में आता है।

मोटर का द्रव्यमान पेलोड या पैक से चुकाया जाता है

सातों अभिलेख 68 g से 171 g तक फैले हैं, और यह विस्तार संयोग नहीं है: हल्के अभिलेख वही कम-वोल्टेज वाले हैं जो कम तांबा ले जाते हैं, और भारी अभिलेख वह वाइंडिंग तथा चुंबक सामग्री ले जाते हैं जो अधिक-थ्रस्ट कार्यभार को चाहिए। किसी एयरफ़्रेम पर भारी मोटर रखना केवल उसका अपना द्रव्यमान नहीं जोड़ता, क्योंकि अतिरिक्त थ्रस्ट क्षमता बड़े प्रोपेलर या छोटी चढ़ाई की अनुमति दे सकती है, जो उस द्रव्यमान का कुछ हिस्सा वापस चुका सकती है। जो यह नहीं कर सकती वह हॉवर के अंकगणित से बचना है: स्थिर कुल द्रव्यमान पर, भारी प्रणोदन सेट पैक के लिए कम छोड़ता है, और पैक ही एंड्यूरेंस बजट है। इसलिए द्रव्यमान कॉलम नीचे के क्रम में अंत में पढ़ा जाता है, पर अकेले नहीं — दक्षता कॉलमों के विरुद्ध पढ़ा जाता है।

केबल के बिना द्रव्यमान वही है जो एयरफ़्रेम ढोता है

अभिलेखों में द्रव्यमान की दो परिपाटियाँ हैं और वे एक-दूसरे की जगह नहीं ले सकतीं। नीचे दी तालिका का आंकड़ा केबल और कनेक्टर सहित प्रकाशित वजन है; केवल मोटर के लिए अलग आंकड़ा सातों में से केवल तीन अभिलेखों के लिए प्रकाशित है — 80 g MN3110 KV470 पर, 97 g MN3510 KV360 पर और 150 g MN4014 KV400 पर। वे तीन दिखाते हैं कि उन अभिलेखों में केबल और कनेक्टर प्रकाशित वजन का एक सार्थक हिस्सा — कुल के लगभग 12 से 18 प्रतिशत के बीच — होते हैं, इसलिए तालिका के मान पर बना द्रव्यमान बजट सही दिशा में रूढ़िवादी होता है। यहाँ उन चार अभिलेखों के लिए कोई केबल-रहित आंकड़ा नहीं गिना गया है जो इसे प्रकाशित नहीं करते, और न ही कोई अनुमान लगाया गया है।

बस वोल्टेज और वह प्रोपेलर जिसे मोटर को घुमाना है

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर पर सेल संख्या और KV को अक्सर अलग निर्णय माना जाता है जबकि वे एक ही अनुपात के दो आधे हैं। KV लगाए गए वोल्ट को शाफ़्ट गति में बदलता है, इसलिए बस वोल्टेज और KV आंकड़ा मिलकर नो-लोड गति तय करते हैं; फिर प्रोपेलर तय करता है कि उस गति का कितना भाग भार के नीचे बचता है और मोटर उसे घुमाने के लिए कितनी धारा खींचती है। दोनों कॉलमों को अलग पढ़ना ही ऐसे निर्माण बनाता है जो अलग-अलग उचित पर मिलकर बेमेल होते हैं।

सेल संख्या और KV एक ही अनुपात के दो आधे हैं

चूँकि नो-लोड गति स्थिर बस पर KV के साथ मापन करती है, दो KV आंकड़ों का अनुपात एक समान पैक पर उनकी शाफ़्ट गतियों का अनुपात है। इस समूह में MN3110 KV470 और MN6007 II KV160 चरम पर बैठते हैं — 470 KV 3-6S पर और 160 KV 12S पर — और उनके बीच का अनुपात, जो लगभग तीन अनुपात एक है, ही पूरा कारण है कि तालिका के दोनों सिरे एक-दूसरे की जगह नहीं ले सकते। वही शाफ़्ट गति कम सेल संख्या पर उच्च-KV मोटर से या उच्च सेल संख्या पर निम्न-KV मोटर से पाई जा सकती है; जो बदलता है वह धारा है। शाफ़्ट पावर स्थिर रखते हुए, बस बढ़ाने से धारा घटती है, जो वाइंडिंग में कॉपर हानि और ESC को देनी पड़ने वाली धारा घटा देती है।

कम KV, बड़ा प्रोपेलर, कम डिस्क लोडिंग

बड़ा प्रोपेलर शाफ़्ट पर लंबा लीवर है और किसी दी गई गति पर अधिक टॉर्क माँगता है, और ब्रशलेस मोटर में टॉर्क धारा से पैदा होता है। इसलिए कम-KV मोटर पर बड़ा, मोटे पिच वाला प्रोपेलर एक मेल खाता जोड़ा है, और वही प्रोपेलर उच्च-KV मोटर पर या तो कम थ्रॉटल सेटिंग माँगेगा — परिचालन बिंदु को उसके दक्ष क्षेत्र से दूर ले जाते हुए — या ऐसी धारा जिसके लिए वाइंडिंग का आकार नहीं बना। यह उस तर्क का यांत्रिक आधा है जो हॉवर अनुभाग विद्युत पक्ष पर देता है, और यह समूह के क्रम को समझाता है: प्रकाशित थ्रस्ट बढ़ने पर KV आंकड़े गिरते हैं, सबसे हल्के अभिलेख पर 470 KV से लेकर सबसे अधिक-थ्रस्ट वाले पर 160 KV तक। लॉन्ग एंड्यूरेंस UAV दक्षता और डिस्क लोडिंग उस क्रम के माध्यम से जुड़े हैं, पावर कॉलम के माध्यम से नहीं।

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर: विनिर्देश तुलना मैट्रिक्स

UAV मोटर श्रेणी में वर्तमान में सूचीबद्ध सातों अभिलेख नीचे एक ही विनिर्देश-समूह के रूप में रखे गए हैं, जो प्रकाशित द्रव्यमान के अनुसार क्रमित हैं ताकि सबसे हल्के अभिलेख से सबसे भारी तक का कदम कॉलम में ही दिखे। प्रत्येक मान वही आंकड़ा है जो निर्माता उस मॉडल के लिए प्रकाशित करता है, और कोई भी कोष्ठक अनुमानित नहीं है। जहाँ किसी अभिलेख में कोई फ़ील्ड नहीं है, वहाँ तालिका अंतराल भरने के बजाय यही बताती है। यही सात मॉडल ऊपर के अनुभागों में चर्चित लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV कार्यभार के अंतर्गत समूहित हैं।

मॉडल, स्टेटर कॉन्फ़िगरेशन, आंतरिक प्रतिरोध, प्रकाशित सेल संख्या, अधिकतम थ्रस्ट, 180 सेकंड की अधिकतम पावर तथा वजन — UAV मोटर श्रेणी में वर्तमान में सूचीबद्ध सात MN-श्रृंखला मॉडलों के लिए निर्माता द्वारा प्रकाशित, और प्रकाशित वजन के अनुसार क्रमित। अधिकतम थ्रस्ट और 180 सेकंड की पावर वे आंकड़े हैं जो निर्माता प्रत्येक मॉडल के लिए प्रकाशित करता है; दोनों परीक्षण में प्रयुक्त प्रोपेलर और बस वोल्टेज पर निर्भर हैं, इसलिए वे समूह के भीतर केवल इस अर्थ में तुलनीय हैं कि वे प्रत्येक मॉडल की अपनी प्रकाशित स्थिति का वर्णन करते हैं। सेल संख्या प्रकाशित रूप में दिखाई गई है, इसलिए एक अकेला आंकड़ा एक अकेली प्रकाशित विंडो दर्शाता है और एक परास यह कि वह मॉडल उस परास में प्रकाशित है। वजन में केबल और कनेक्टर शामिल हैं। कोई KV कॉलम नहीं दिखता क्योंकि तालिका का प्रत्येक मॉडल-नाम अपना KV आंकड़ा साथ लिए है, और कोई आयाम कॉलम नहीं दिखता क्योंकि यहाँ वर्णित कार्यभार विद्युत कॉलमों पर टिकता है, शरीर के आयामों पर नहीं।

सातों को एक पृष्ठ पर लाने के बाद दो पठन उभरते हैं, और उनमें से कोई भी पावर कॉलम नहीं है। पहला यह है कि UAV मोटर आंतरिक प्रतिरोध द्रव्यमान के समान क्रम में नहीं चलता: MN5008 KV340 55 mΩ 135 g पर ले जाता है, जबकि MN3510 KV360 188 mΩ 117 g पर और MN4006 KV380 194 mΩ 68 g पर ले जाता है। उस कॉलम को नीचे पढ़ने पर, सबसे हल्के दो अभिलेख ही सर्वाधिक प्रतिरोध वाले हैं, जो वैसा ही दिखता है जैसा हल्के एयरफ़्रेम के लिए आकारित वाइंडिंग दिखती है, और तालिका के मध्य में स्थित 24N28P शरीर ही कम आंकड़ों वाले हैं। केवल द्रव्यमान कॉलम पर बनी चयन-सूची लंबी, स्थिर उड़ान के लिए उन अभिलेखों को गलत क्रम में रखेगी।

दूसरा यह है कि सेल संख्या तालिका को दो भागों में बाँटती है। तीन अभिलेख 6-12S या 12S के लिए और चार 6S या उससे कम के लिए प्रकाशित हैं, और KV आंकड़े उसी विभाजन का अनुसरण करते हैं: चार कम-वोल्टेज अभिलेख 340 से 470 KV तक चलते हैं और तीन उच्च-वोल्टेज अभिलेख 160 से 240 KV तक। चूँकि KV प्रति वोल्ट rpm है, दोनों समूह बहुत भिन्न पैक वोल्टेज से तुलनीय शाफ़्ट गति तक पहुँचते हैं, और जो आंकड़ा इन्हें अलग करता है वह वह धारा है जो प्रत्येक अपनी प्रकाशित पावर के लिए खींचता है। यही वह पठन है जिसे नीचे का आकार-निर्धारण क्रम एक निर्णय में बदलता है।

तीसरा पठन उन अभिलेखों से संबंधित है जो तालिका में सबसे निकट बैठते हैं। MN501-S KV240 और MN4014 KV400 द्रव्यमान में 170 g और 171 g पर निकट हैं, पर वे कार्यभार के भिन्न सिरों के लिए बने हैं: एक 24N28P 6-12S अभिलेख 1200 W पर और दूसरा 18N24P 4-8S अभिलेख 900 W पर। भिन्न स्टेटर, भिन्न बस विंडो और भिन्न प्रकाशित पावर के साथ निकट द्रव्यमान तालिका में इस बात की सबसे स्पष्ट याद दिलाता है कि द्रव्यमान कार्यभार का वर्णन नहीं, पैकेजिंग का परिणाम है। इनके बीच चुनाव उस बस पर टिकता है जो एयरफ़्रेम ढो सकता है और उस प्रोपेलर पर जिसे प्रत्येक को घुमाना है, न कि उस 1 g पर जो इन्हें अलग करता है।

सात अभिलेख बनाम तीन प्लेटफ़ॉर्म द्रव्यमान पट्टियाँ

तालिका वजन के अनुसार क्रमित है, जो चयन-सूची के लिए सही क्रम है और यह समझने के लिए गलत क्रम कि समूह में क्या है। प्लेटफ़ॉर्म के अनुसार पढ़ने पर, UAV मोटर श्रेणी में वर्तमान में सूचीबद्ध सात BLDC मोटरें लॉन्ग एंड्यूरेंस UAV कार्यभार के लिए तीन पट्टियों में आती हैं, और पट्टी की सीमाएँ मोटर से नहीं, एयरफ़्रेम के टेक-ऑफ द्रव्यमान से तय होती हैं। नीचे के तीन अनुभाग प्रत्येक अभिलेख को उसकी जगह रखते हैं और बताते हैं कि अभिलेख क्या नहीं कहते।

2 kg से कम के प्लेटफ़ॉर्म और अभिलेख जो क्या खुला छोड़ते हैं

समूह का हल्का सिरा तीन अभिलेखों द्वारा वहन होता है जो छोटे कैमरा प्लेटफ़ॉर्मों के लिए बने थे। T-Motor MN4006 KV380 UAV मोटर 68 g पर सबसे हल्का है, एक 18N24P 4-6S अभिलेख जो 2309 g थ्रस्ट और 380 W प्रकाशित करता है; T-Motor MN3110 KV470 UAV मोटर एक 12N14P 3-6S अभिलेख है जो 98 g पर 1220 g और 330 W प्रकाशित करता है; और T-Motor MN3510 KV360 UAV मोटर 117 g का 12N14P 3-6S अभिलेख है जो 1900 g और 330 W प्रकाशित करता है। दोनों 12N14P अभिलेख दिखाते हैं कि थ्रस्ट के आंकड़े के साथ उसकी परीक्षण शर्त क्यों जोड़नी चाहिए: MN3510 KV360 के लिए निर्माता का प्रकाशित वक्र 1000 g तक 15 × 5 CF प्रोपेलर पर 14.8 V पर पहुँचता है, इसलिए उसका 1900 g का अभिलेख मान उसकी 3-6S विंडो के भीतर एक ऊँची बस से संबंधित है। इस पट्टी के लिए अभिलेख जो खुला छोड़ते हैं वह किसी विशिष्ट प्रोपेलर और बस पर हॉवर-धारा का आंकड़ा है, जो उप-2 kg एंड्यूरेंस बजट को चाहिए और जो किसी कॉलम के रूप में नहीं रखा गया है।

2-5 kg का मैपिंग और निरीक्षण बैंड

मध्य पट्टी को दो अभिलेख कवर करते हैं, और यही वे हैं जिनका स्टेटर निर्माण उन्हें समर्पित लॉन्ग-एंड्यूरेंस कार्यभार के सबसे निकट रखता है। T-Motor MN4014 KV400 UAV मोटर 171 g में एक 18N24P शरीर है जो 3360 g और 900 W प्रकाशित करता है 4-8S विंडो में; T-Motor MN5008 KV340 UAV मोटर 135 g में एक 24N28P शरीर है जो 4215 g और 760 W प्रकाशित करता है 6S पर। दोनों उस दिशा में भिन्न हैं जो इस कार्यभार के लिए मायने रखती है: MN5008 KV340 55 mΩ प्रतिरोध ले जाता है, MN4014 KV400 के 67 mΩ के विरुद्ध, और उसकी प्रकाशित सेल संख्या अकेली 6S है, 4-8S विंडो के बजाय। जो मैपिंग प्लेटफ़ॉर्म 6S पैक पर तय हो चुका है और कम कॉपर हानि चाहता है वह MN5008 KV340 पढ़ रहा है; जो प्लेटफ़ॉर्म बस को पूरे निर्माण में एक मुक्त चर चाहता है, या जिसे अधिक प्रकाशित पावर चाहिए, वह MN4014 KV400 पढ़ रहा है। 135 g और 171 g के बीच का अंतर 36 g एयरफ़्रेम द्रव्यमान है, जो दोनों में से जिसे भी उठा सकता है उस पेलोड का एक अंश है और एक छोटे पैक का एक वास्तविक अंश है।

5-10 kg का लॉन्ग-एंड्यूरेंस और VTOL लिफ़्ट बैंड

समूह का भारी सिरा दो अभिलेखों से भरा है जो तालिका में अपने नीचे के सबसे भिन्न हैं। T-Motor MN501-S KV240 UAV मोटर एक 24N28P 6-12S अभिलेख है 170 g पर जो 4660 g और 1200 W प्रकाशित करता है; T-Motor MN6007 II KV160 UAV मोटर एक 24N28P 12S अभिलेख है 159 g पर जो 6419 g और 1120 W प्रकाशित करता है, जो समूह में सर्वाधिक प्रकाशित थ्रस्ट है। दोनों एक चौड़ी या ऊँची बस विंडो और कम KV ले जाते हैं, जो वह संयोजन है जो बड़े, धीमे प्रोपेलर को चाहिए, और दोनों VTOL प्लेटफ़ॉर्म की लिफ़्ट भूमिका के लिए उतने ही उपयुक्त होंगे जितने मल्टीरोटर पर हॉवर भूमिका के लिए। MN6007 II KV160 सर्वाधिक प्रकाशित थ्रस्ट को 178 mΩ पर दूसरे-सबसे-उच्च प्रतिरोध के साथ जोड़ता है, जो कम-KV वाइंडिंग में उच्च-KV-प्रति-थ्रस्ट अनुपात जैसा दिखता है: भारी तार के कम घुमाव केवल थ्रस्ट से नहीं निकलते, और प्रतिरोध कॉलम ही वह जगह है जहाँ यह दिखता है।

लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV के लिए BLDC मोटर का चयन: एक आकार-निर्धारण क्रम

नीचे दिया क्रम वही क्रम है जिसमें प्रकाशित आंकड़े निर्णय बनते हैं, क्योंकि प्रत्येक चरण उन उम्मीदवारों को हटा देता है जिन्हें कोई बाद का चरण वापस नहीं ला सकता। यह UAV मोटर श्रेणी में वर्तमान में सूचीबद्ध सातों अभिलेखों से खींची गई चयन-सूची के लिए लिखा गया है, पर क्रम स्वयं इस पर निर्भर नहीं करता कि समूह में कौन-से अभिलेख हैं। लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV अनुप्रयोग पृष्ठ पर वही सात मॉडल उनके फ़िल्टर गुणों के साथ रखे हैं।

पहले कार्यभार और हॉवर बजट

मिशन प्रोफ़ाइल किसी भी मोटर को पढ़ने से पहले तय हो जाती है: हॉवर की अवधि, चढ़ाई, पेलोड और रिज़र्व मिलकर वह ऊर्जा देते हैं जो पैक को रखनी है और वह हॉवर पावर जो एयरफ़्रेम को उत्पन्न करनी है। वे दो संख्याएँ फिर खोज को सीमित करती हैं, क्योंकि जिस मोटर के प्रकाशित आंकड़े हॉवर पावर को उस दक्षता पर समर्थन नहीं दे सकते जो पैक वहन कर सके, उसे कोई बाद का चरण नहीं बचाएगा। इस समूह में प्रकाशित 180 सेकंड की पावर प्रकाशित थ्रस्ट के साथ उसी क्रम में बढ़ती है, 330 W से, सबसे हल्के 12N14P अभिलेख पर, 1200 W तक, MN501-S KV240 पर, इसलिए जिस उम्मीदवार की पावर उसके थ्रस्ट के लिए इस क्रम से बहुत बाहर बैठती हो उसे चयन-सूची में डालने से पहले जाँचना उचित है।

विद्युत एकीकरण और पैक

बस स्वयं एक निर्णय है, क्योंकि यह पैक द्रव्यमान और ESC रेटिंग उसी समय तय करती है जब वह हॉवर बिंदु पर वाइंडिंग की धारा तय करती है। इस समूह में चुनाव प्रभावी रूप से 6S या उससे कम के लिए प्रकाशित अभिलेखों, 330 W से 760 W तक 180 सेकंड की पावर के, और 6-12S या 12S के लिए प्रकाशित अभिलेखों, 1120 W और 1200 W, के बीच है। ऊँची बस पर कम KV किसी दिए गए शाफ़्ट पावर के लिए हॉवर धारा घटाता है, जो कॉपर हानि घटाता है और वह समय बढ़ाता है जितने तक वही पैक वायुयान को बनाए रख सकता है, और इसकी कीमत भारी पैक तथा उच्च-वोल्टेज ESC से चुकाई जाती है। यह वह चरण है जहाँ UAV मोटर आंतरिक प्रतिरोध कॉलम किसी निकट मुकाबले का निर्णय करता है, और यह भी वह चरण है जहाँ 180 सेकंड के आंकड़े को केवल समान कार्यभार वाले उम्मीदवारों के बीच मार्जिन संकेत के रूप में उपयोग करना चाहिए।

यांत्रिक आयाम और अभिलेख

कार्यभार, बस और वाइंडिंग द्वारा सूची संकुचित करने के बाद ही निर्णय का माउंटिंग पक्ष चित्र में आता है, और तब तक उम्मीदवार-समूह आमतौर पर इतना छोटा होता है कि क्लीयरेंस, शाफ़्ट और केबल रूटिंग उसे तय कर दें। द्रव्यमान कॉलम इस चरण में गुणवत्ता-स्कोर के रूप में नहीं, पैक बजट के विरुद्ध पढ़ा जाता है, और केबल-रहित आंकड़ा वहाँ उपयोग किया जाता है जहाँ अभिलेख इसे प्रकाशित करता है, यहाँ तीन मॉडलों पर, सात में से, क्योंकि वही वह द्रव्यमान है जो एयरफ़्रेम ढाँचा ढोता है। जहाँ किसी अभिलेख में वह फ़ील्ड नहीं है जिस पर निर्माण निर्भर हो — चार मॉडलों पर, सात में से, नो-लोड धारा, तथा चार पर केबल-रहित वजन — वहाँ ईमानदार कदम यह है कि प्रश्न निर्माता के दस्तावेज़ के सामने रखा जाए, न कि पड़ोसी मॉडल से मान अनुमानित किया जाए।

इस समूह पर लागू तीन चरण एक उत्तर नहीं, एक चयन-सूची देते हैं:

1. छोटे कैमरा प्लेटफ़ॉर्म और उप-2 kg एयरफ़्रेम। MN4006 KV380, MN3110 KV470 और MN3510 KV360 3-6S तथा 4-6S के अभिलेख हैं 68 g से 117 g पर, और उनका 1220 g से 2309 g का प्रकाशित थ्रस्ट छोटे पैक पर कार्यभार के हल्के सिरे के लिए उपयुक्त है।
2. 2-5 kg बैंड में मैपिंग और निरीक्षण प्लेटफ़ॉर्म। MN5008 KV340 और MN4014 KV400 36 g द्रव्यमान, 21 mΩ प्रतिरोध तथा 6S बनाम 4-8S बस विंडो से अलग हैं, और इनके बीच चुनाव इससे निकलता है कि निर्माण अपने पैक वोल्टेज में कितनी स्वतंत्रता चाहता है।
3. 5-10 kg बैंड में भारी मल्टीरोटर और VTOL लिफ़्ट भूमिकाएँ। MN501-S KV240 और MN6007 II KV160 6-12S तथा 12S अभिलेख हैं, और MN6007 II KV160 सबसे कम KV पर 6419 g पर समूह में सर्वाधिक थ्रस्ट प्रकाशित करता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

आधिकारिक संसाधन

T-Motor प्रत्येक इकाई के लिए उसके विनिर्देश पैनल और परीक्षण डेटा के साथ एक आधिकारिक उत्पाद पृष्ठ प्रकाशित करता है, और वे पृष्ठ इस मार्गदर्शिका में उद्धृत प्रत्येक आंकड़े के लिए सत्य का स्रोत बने रहते हैं — उदाहरण के लिए MN5008 KV340 उत्पाद पृष्ठ, MN501-S KV240 उत्पाद पृष्ठ तथा MN6007 II KV160 उत्पाद पृष्ठ। ऊपर की तालिका में प्रतिरोध, सेल संख्या, थ्रस्ट, पावर और द्रव्यमान के आंकड़े वे मान हैं जो वे पृष्ठ प्रत्येक मॉडल के लिए प्रकाशित करते हैं। किसी विशिष्ट प्रोपेलर और वोल्टेज पर हॉवर-धारा का आंकड़ा, 180 सेकंड के आंकड़े के पीछे की तापीय मान्यता, या किसी ऐसे मॉडल के लिए नो-लोड धारा जिसके अभिलेख में वह नहीं है — ये विनिर्देश पैनल से निकाले जा सकने वाले मान नहीं, निर्माता के दस्तावेज़ के प्रश्न हैं।

आगे कहाँ जाएँ

पढ़ने के बजाय चयन-सूची बनाने के लिए, प्लेटफ़ॉर्म के तीन उपकरण यह काम क्रम से करते हैं। पूरी UAV मोटर श्रेणी देखें ताकि यहाँ के सातों अभिलेख हैवी-लिफ़्ट और कृषि मॉडलों के साथ दिखें, सेल संख्या, द्रव्यमान और प्रकाशित पावर के अनुसार छाँटने के लिए चयन उपयोग करें, और फिर उम्मीदवारों को उत्पाद तुलना में एक-दूसरे के विरुद्ध रखें। लॉन्ग-एंड्यूरेंस UAV अनुप्रयोग पृष्ठ पर वही कार्यभार उसके अपने फ़िल्टर गुणों के साथ रखा है।

तीन और लेख इस विषय के वे भाग ले जाते हैं जिन्हें लॉन्ग-एंड्यूरेंस चयन तय नहीं करता। UAV मोटर: एयरफ्रेम के अनुसार KV, थ्रस्ट और द्रव्यमान का मिलान व्यापक वायु प्रणोदन चित्र को कवर करता है, जिसमें बड़े लिफ़्ट कार्यभारों के लिए U-श्रृंखला अभिलेख भी शामिल हैं जो यहाँ तुलना की गई MN श्रृंखला से बाहर हैं। फ़िक्स्ड-विंग मॉडल के लिए BLDC मोटर: KV, प्रोपेलर और क्रूज़ शक्ति का मिलान प्रोपेलर, KV और सेल संख्या की वही श्रृंखला लेकर उसे पंख-आधारित वायुयान पर लागू करता है, जहाँ परिचालन बिंदु हॉवर नहीं, क्रूज़ होता है। Heavy-lift ड्रोन मोटर: 2.85 kg से 101 kg थ्रस्ट तक तीन T-Motor विकल्प उसी कार्यभार का लिफ़्ट सिरा कवर करता है, जहाँ एयरफ़्रेम बहु-किलोग्राम पैमाने पर सतत थ्रस्ट के विरुद्ध विनिर्दिष्ट होते हैं।

संक्षिप्त रूप: पहले प्रोपेलर और कुल द्रव्यमान तय करें, क्योंकि प्रोपेलर वह शाफ़्ट गति तय करता है जिस तक मोटर को पहुँचना है और द्रव्यमान वह हॉवर पावर तय करता है जो उसे उत्पन्न करनी है; दूसरे, KV को उस बस से मिलाएँ जिसे एयरफ़्रेम ढो सकता है, क्योंकि KV शाफ़्ट गति तभी बनता है जब उसके साथ कोई वोल्टेज जुड़े और बस ही धारा तय करती है; और तीसरे, वाइंडिंग को हॉवर धारा के विरुद्ध पढ़ें, क्योंकि 180 सेकंड की पावर रेटिंग नहीं, एक तापीय खिड़की है। इस समूह के भीतर वह क्रम किसी भी व्यक्तिगत मॉडल की दूसरे से तुलना करने से पहले 3-6S और 4-6S अभिलेखों को मध्य-बैंड के दो 6S और 4-8S मॉडलों से तथा 6-12S और 12S की जोड़ी से अलग कर देता है।