Motor UAV: Menyesuaikan KV, Gaya Dorong, dan Massa dengan Wahana

Motor UAV dituntut melakukan satu hal dengan baik: memutar propeller dengan efisiensi yang menjaga wahana tetap di udara selama durasi yang dibutuhkan misi. Semua komponen lain dalam sistem propulsi - ESC, pitch propeller, paket baterai - dipilih mengelilinginya, itulah sebabnya penyusunan daftar pendek motor biasanya dimulai dari daya dorong dan massa, lalu dipersempit pada KV, konfigurasi stator, dan resistansi kumparan.

Panduan ini membahas bagaimana motor propulsi outrunner ditetapkan spesifikasinya, angka mana yang benar-benar mengubah keputusan desain, dan bagaimana tiga belas dari model yang saat ini tercantum dalam kategori Motor UAV di ToBMS dibandingkan. Setiap angka di bawah diambil dari data produk ToBMS atau spesifikasi yang diterbitkan produsen - tidak ada yang diperkirakan.

Jawaban Singkat

Motor propulsi UAV adalah motor brushless rotor luar yang KV-nya dipadankan dengan diameter propeller dan tegangan baterai, yang konfigurasi stator dan resistansi kumparannya menentukan seberapa besar arus yang dapat diubahnya menjadi daya dorong tanpa kepanasan berlebih, serta yang poros dan pola pemasangannya menentukan apakah motor itu cocok dengan wahana. Pemilihan biasanya berjalan satu arah: tetapkan propeller dan tegangan paket, baca daya dorong serta arus dari data pengujian produsen, lalu pilih motor yang KV, massa, dan daya maksimumnya sesuai dengan titik operasi tersebut. Massa berpengaruh dua kali pada multirotor - massa adalah muatan yang tidak tersedia untuk baterai atau sensor.

Apa yang sebenarnya menentukan motor UAV

Baris-baris lembar data di bawah adalah yang mengubah hasil; sisanya merupakan konsekuensi.

KV dan propeller yang harus diputarnya

KV adalah konstanta kecepatan - kira-kira seberapa cepat motor berputar per volt yang diterapkan tanpa beban. Angka ini bukan ukuran kualitas, dan KV yang lebih tinggi bukan berarti motor yang lebih baik. Fungsinya adalah menetapkan hubungan antara tegangan, beban propeller, dan penarikan arus: motor ber-KV rendah pada jumlah sel tinggi memutar propeller besar secara lambat dan efisien, sedangkan motor ber-KV tinggi pada jumlah sel rendah memutar propeller kecil dengan cepat. Memadankan KV dengan wahana biasanya berarti memilih jumlah sel dan propeller terlebih dahulu, lalu memperlakukan KV sebagai jembatan di antara keduanya.

Konfigurasi stator: 12N14P, 18N24P, 24N28P, 36N42P

Notasi stator menggambarkan slot dan kutub - 12 slot dengan 14 magnet, 36 dengan 42. Slot dan kutub yang lebih banyak umumnya berarti penyaluran torsi yang lebih halus dan langkah cogging yang lebih kecil untuk satu putaran, yang sesuai untuk propeller yang lebih besar dan lebih lambat serta ujung rentang ber-KV rendah. Jumlah kutub yang lebih tinggi juga menaikkan frekuensi listrik yang harus dikomutasi ESC pada kecepatan mekanis tertentu, sehingga timing ESC dan rpm listrik maksimum harus diperiksa setiap kali sebuah desain bergerak ke rentang jumlah kutub yang lebih tinggi.

Resistansi internal dan efisiensi

Resistansi kumparan menentukan seberapa besar daya listrik yang berubah menjadi panas, bukan menjadi daya dorong. Angka ini juga paling sensitif terhadap ukuran: model di sini berkisar dari 17 mΩ pada U15 II dan U15XL hingga 194 mΩ pada unit Navigator terkecil. Ketika dua motor bermassa serupa berbeda puluhan milliohm, motor berresistansi lebih rendah umumnya bekerja lebih dingin pada arus yang sama - dan justru margin itulah yang menentukan apakah misi berdaya tahan panjang mungkin dilakukan dengan paket baterai tertentu.

Daya maksimum dan jendela 180 s

Angka daya maksimum dalam kategori ini dinyatakan untuk jendela 180 detik. Itu merupakan rating durasi singkat, bukan rating kontinu, dan ada karena tugas multirotor didominasi oleh hover: motor menghabiskan sebagian besar penerbangan pada throttle parsial dan hanya mencapai batasnya saat menanjak, melawan angin, atau pemulihan keras. Menetapkan ukuran wahana hanya berdasarkan angka daya maksimum, tanpa memeriksa arus pada titik hover sebenarnya, adalah cara paling umum untuk berakhir dengan motor yang panas dan penerbangan yang singkat. Apabila angka arus kontinu diterbitkan, angka itu dicantumkan secara terpisah dalam perbandingan di bawah.

Poros, pemasangan, dan kabel

Diameter poros dan pola pemasangan adalah spesifikasi yang dapat mengubah motor bagus menjadi tidak terpakai apabila terlewat. Model pertanian dan heavy-lift di sini menggunakan pemasangan poros pin atau berlubang besar untuk adaptor propeller bertorsi tinggi; unit fotografi udara yang lebih kecil menggunakan poros 4 mm dengan pemasangan propeller konvensional. Panjang dan ukuran kabel penting pada wahana tempat ESC berada di lengan, bukan di pusat - beberapa model tercantum dengan panjang kabel 80 hingga 600 mm dan dengan berat terpisah tanpa kabel, yang merupakan angka yang layak digunakan ketika dibandingkan dengan anggaran massa wahana.

Daya dorong dan titik operasi

Daya dorong bukan sifat motor semata; daya dorong adalah sifat motor, propeller, dan tegangan secara bersama-sama. Itulah sebabnya tabel pengujian produsen lebih berguna daripada angka tunggal mana pun pada lembar spesifikasi. Teks ikhtisar di ToBMS mencatat daya dorong yang diterbitkan bila tersedia, dan angka-angka itu dikutip model per model di bawah, bukan diringkas menjadi satu rentang.

Tiga belas motor UAV dibandingkan

Tabel ini mencakup tiga belas dari motor propulsi yang saat ini tercantum dalam kategori Motor UAV, diurutkan dari paling ringan ke paling berat. Daya maksimum adalah angka 180 detik dari produsen; resistansi internal adalah nilai fase yang diterbitkan.

Konfigurasi stator, daya maksimum 180 detik, resistansi internal, diameter poros, dan massa sesuai yang diterbitkan produsen. Diameter poros dinyatakan "tidak tercantum" bila catatan ToBMS tidak memuat nilainya, dan tidak disimpulkan dari gambar teknik.

Terlihat dua kelompok. Di bawah 300 g, motor-motor ini merupakan unit fotografi udara dan serbaguna 12N14P hingga 24N28P dengan resistansi antara 50 dan 194 mΩ serta massa di bawah 200 g. Di atas 600 g, semuanya 36N42P - konfigurasi yang sama dalam skala lebih besar - dengan resistansi jauh lebih rendah dan angka daya yang naik ke rentang kilowatt. Perubahan konfigurasi stator yang begitu mencolok di antara kedua kelompok bukan kebetulan: itulah yang memungkinkan propeller besar diputar secara lambat dengan riak torsi yang dapat diterima.

Yang berguna di sini bukan rasio puncak terhadap massa, melainkan rasio resistansi terhadap massa dan angka daya dorong yang diterbitkan. U3 KV700, misalnya, tercantum dengan daya dorong hingga 1.8 kg pada 128 g dengan 3-4S, sedangkan MN3110 KV470 mencapai 1.2 kg pada 98 g dan MN3510 KV360 mencapai 1.9 kg pada 117 g. Membaca ketiganya bersama-sama adalah yang mengubah anggaran massa menjadi keputusan propulsi, dan tidak satu pun dapat diperingkat tanpa propeller serta jumlah sel yang digunakan saat pengukuran.

Seri Navigator: MN3110, MN3510, MN4006, MN4014 dan MN5008

Jajaran Navigator merupakan ujung fotografi udara dan industri ringan pada kategori ini, dan merupakan kelompok dengan data daya dorong terbitan terbanyak di ToBMS.

MN3110 KV470 dan MN3510 KV360

Motor MN3110 KV470 adalah unit 98 g, 12N14P, yang tercantum dengan daya dorong hingga 1.2 kg dan daya maksimum 330 W pada 3-6S, poros 4 mm, dan kabel 600 mm - dengan angka terpisah 80 g tanpa kabel, yang merupakan angka yang perlu digunakan dalam anggaran massa. MN3510 KV360 naik ke 117 g dan 330 W dengan daya dorong terbitan yang lebih tinggi, 1.9 kg pada 3-6S. Keduanya menggambarkan mengapa KV tidak dapat dibandingkan lintas propeller: motor ber-KV lebih rendah dan berdiameter lebih besar membawa wahana yang lebih berat.

MN4006 KV380, MN4014 KV400 dan MN5008 KV340

Unit MN4006 KV380 adalah motor teringan dalam kategori ini, yaitu 68 g, dengan daya maksimum 380 W dan arus puncak 16 A pada 4-6S. Diameter porosnya sebaiknya diperiksa terhadap gambar teknik produsen sebelum adaptor propeller dipesan, karena satu dimensi yang salah dibaca dapat menghambat proses perakitan. MN4014 KV400 berada di tengah keluarga ini dengan 171 g, 900 W, dan daya dorong hingga 3.3 kg pada 4-8S, sedangkan MN5008 KV340 menggunakan stator 24N28P dan poros 6 mm, dengan 760 W dan arus puncak 35 A pada 6S. Konfigurasi 24N28P pada wahana yang sebagian besar akan hover merupakan pilihan yang disengaja: kutub yang lebih banyak umumnya berarti torsi yang lebih halus dan cogging yang lebih rendah pada kecepatan rendah tempat motor menghabiskan waktu terbangnya.

Seri U: U3 KV700 dan U5 KV400

Motor seri U adalah unit multirotor serbaguna, dan keduanya merupakan desain 12N14P.

U3 KV700: wahana ringan, KV tinggi

Unit U3 KV700 adalah motor 128 g yang tercantum dengan daya dorong hingga 1.8 kg dan daya maksimum 500 W pada 3-4S, dengan angka arus kontinu 25 A dan kabel 600 mm. Ikhtisar produknya di ToBMS menggambarkan stator 12N14P dengan pendinginan yang efisien, ditujukan untuk wahana industri dan pertanian - meskipun pada KV dan massa ini, motor tersebut sebenarnya merupakan unit multirotor kecil hingga menengah, dan angka arus kontinu adalah yang perlu dijadikan dasar penetapan ukuran, karena 500 W merupakan rating 180 detik.

U5 KV400: jendela tegangan lebih luas

Unit U5 KV400 lebih fleksibel di antara keduanya: 195 g dengan daya maksimum 850 W, rating pada 3-8S, poros 5 mm, dan resistansi internal 116 mΩ. Angka arus kontinu 30 A dan jendela 3-8S menjadikannya kandidat untuk wahana yang akan diterbangkan dengan lebih dari satu konfigurasi paket baterai - kebutuhan umum ketika prototipe pertama kali diterbangkan dengan baterai kecil lalu dipindahkan ke paket produksinya.

Kelas heavy-lift dan kelas berawak: U8 Lite L, U15 II, U15XL dan U15XXL

Di atas 280 g, karakter kategori ini berubah: motor-motor ini adalah unit 36N42P yang dibangun untuk daya dorong tinggi pada KV rendah, dengan poros berukuran puluhan milimeter dan angka arus yang mendominasi desain distribusi daya.

U8 Lite L KV110

Unit U8 Lite L KV110 berbobot 282 g dan menghasilkan daya dorong terbitan 11.2 kg dengan daya maksimum 2140 W pada bus 12S, menarik arus hingga 45.8 A pada puncaknya dengan resistansi internal 105 mΩ. Ikhtisar produknya di ToBMS menyebut masa pakai 1000 jam, yang merupakan jenis spesifikasi yang berbeda dari model lain dalam tabel ini dan layak dicatat: pada wahana inspeksi atau survei, interval servis merupakan pos biaya, bukan catatan kaki. Poros 15 mm pada massa ini juga menandakan beban propeller yang diharapkan ditanggung oleh pemasangannya.

U15 II KV80, U15XL KV38 dan U15XXL KV29

Ketiganya berbagi stator kelas 151 mm dan konfigurasi 36N42P, serta terutama berbeda pada KV, massa, dan arus. U15 II KV80 adalah yang teringan dengan 1740 g, daya maksimum 8580 W pada 12-24S, dan daya dorong terbitan 36.5 kg. U15XL KV38 naik ke 4408 g dan angka arus puncak 180 A, tercantum dengan daya dorong hingga 81 kg pada 24S, dan U15XXL KV29 mencapai 5130 g serta arus puncak 210 A dengan daya dorong terbitan 100 kg.

Pada arus sebesar ini, motor bukan lagi komponen pembatas dalam desain: rating konektor, penampang kabel, dan C-rate baterai harus ditetapkan bersama-sama dengannya. Angka resistansi - 17 dan 20 mΩ - menunjukkan seberapa rapat kumparan dililit untuk menjaga rugi daya tetap terkendali pada 200 A, dan itulah sebabnya motor-motor ini tidak dapat begitu saja digantikan oleh model berarus lebih rendah tanpa meninjau ulang ESC.

Pertanian dan muatan tinggi: P60 Pin dan P80 III Pin

Seri P merupakan ujung rentang untuk drone penyemprot, tempat motor harus menahan beban berat yang kurang seimbang melalui manuver terus-menerus.

P60 Pin KV170

Unit P60 Pin KV170 adalah motor 375 g, 24N28P dengan daya maksimum 1800 W pada 6-14S, resistansi internal 80 mΩ, dan rating arus kontinu 38 A. Ikhtisar produknya di ToBMS menyasar multirotor pertanian yang memutar propeller besar, dan pemasangan pin itulah yang memungkinkan adaptor propeller bertorsi tinggi dipasang tanpa bergantung pada poros berulir kecil.

P80 III Pin KV100

Unit P80 III Pin KV100 adalah unit seri P terbesar dengan bobot 649 g, stator 36N42P, dan daya maksimum 2700 W. Motor ini membawa angka arus puncak tertinggi di kelompok pertanian, yaitu 60 A, dengan resistansi kumparan 45 mΩ - rendah untuk massanya, dan itulah yang menjaga jendela 2700 W tetap berjalan tanpa suhu kumparan melonjak. Ikhtisar produknya di ToBMS menggambarkannya sebagai penggerak propeller besar untuk muatan semprot yang berat, yaitu tugas yang menggabungkan beban kontinu dengan koreksi sikap yang terus-menerus.

Motor mana untuk wahana mana

Di ToBMS, motor-motor ini dikelompokkan terhadap sekumpulan aplikasi yang konsisten, dan aplikasinya menentukan spesifikasi mana yang dominan.

Multirotor fotografi, inspeksi, dan industri

UAV Fotografi Udara, inspeksi, industri, dan UAV Endurance terwakili dalam kategori ini. Di sini efisiensi dan getaran rendah mendominasi, karena gimbal harus menstabilkan diri terhadap apa pun yang disalurkan sistem propulsi ke rangka; resistansi internal dan konfigurasi stator lebih penting daripada daya dorong puncak.

Pertanian, heavy lift, dan platform berawak

UAV pertanian, drone heavy-lift, dan Propulsi Berawak mengutamakan daya dorong dan keandalan. Pada ujung ini, rating arus kontinu, poros dan antarmuka pemasangan, serta perilaku termal selama penerbangan berulang menetapkan batas sebenarnya - dan angka daya 180 detik yang diterbitkan harus dibaca sebagai nilai transien, bukan sebagai rating kerja. Tiga motor yang menangani kelompok terakhir itu - U15 II, U15XL, dan U15XXL - dibandingkan secara langsung, termasuk trade-off yang ditambahkan wahana berawak, di Propulsi Pesawat Berawak: Memilih Motor T-Motor U15 untuk Wahana Berawak.

Daftar periksa pemilihan

Motor propulsi sulit diubah pada tahap akhir program wahana, sehingga pemeriksaan berikut layak dijalankan sebelum geometri lengan dan ESC ditetapkan.

Wahana dan titik operasi

1. Tetapkan propeller dan jumlah sel terlebih dahulu, lalu baca tabel daya dorong dan arus dari produsen pada titik hover, bukan pada throttle penuh.
2. Konfirmasikan arus hover terhadap rating arus kontinu, dan perlakukan angka daya maksimum sebagai jendela 180 detik.
3. Hitung total massa propulsi, termasuk kabel, dan bandingkan dengan massa muatan serta baterai yang dapat dibawa wahana.
4. Periksa cadangan daya dorong yang dibutuhkan untuk melawan angin dan penurunan terkendali, bukan hanya untuk hover.

Integrasi elektrik dan mekanis

1. Padankan KV, jumlah kutub, dan kecepatan maksimum terhadap batas komutasi serta persyaratan timing ESC.
2. Verifikasi resistansi kumparan dan arus maksimum terhadap paket baterai, konektor, dan penampang kabel.
3. Konfirmasikan diameter poros, pola pemasangan, dan kompatibilitas adaptor sebelum memesan propeller.
4. Periksa panjang kabel dan jalurnya terhadap posisi ESC di lengan, dan gunakan angka massa tanpa kabel bila tersedia.

Pertanyaan yang sering diajukan

Sumber daya resmi

T-Motor menerbitkan informasi produk lengkap yang mencakup jajaran U, MN, P, dan AT, dan setiap model memiliki halaman produk resmi dengan spesifikasi lengkap, tabel daya dorong, serta gambar teknik - misalnya situs resmi T-Motor. Produsen tetap menjadi sumber rujukan utama untuk data daya dorong, spesifikasi kumparan, dan rekomendasi propeller; ToBMS menjaga lapisan penelusuran tetap dapat dicari dan dibandingkan.

Langkah selanjutnya

Apabila tujuannya menyusun daftar pendek dan bukan meneliti, tiga alat di platform ini bekerja secara berurutan. Telusuri seluruh kategori Motor UAV untuk melihat setiap model dan spesifikasi secara berdampingan, saring kandidat berdasarkan KV, massa, dan daya di Seleksi, lalu bandingkan satu sama lain di Perbandingan Produk. Untuk wahana yang dibangun untuk tugas balap atau fixed-wing dan bukan untuk propulsi angkat, kategori Motor Drone mencakup rentang tersebut secara terpisah.

Ringkasnya: tetapkan propeller dan tegangan paket, baca daya dorong serta arus pada titik hover, tetapkan ukuran terhadap arus kontinu dan bukan puncak 180 detik, lalu konfirmasikan massa, poros, dan pemasangan terhadap wahana. Selebihnya - panjang kabel, jenis adaptor, timing ESC - mengikuti keempat hal tersebut.