Motori BLDC per UAV industriale: ciclo di lavoro, ridondanza e carico utile

Un Motore BLDC per UAV industriale si sceglie per un compito che si ripete anziché per un singolo volo, e le otto voci attualmente presenti nell'impiego UAV industriale mostrano quanto possano distare i due modi di leggere una specifica. Nel gruppo il KV va da 80 a 700, la massa pubblicata da 128 g a 1740 g, la resistenza interna da 17 mΩ a 116 mΩ, la spinta massima da 1800 g a 36500 g e la potenza pubblicata a 180 secondi da 500 W a 8580 W. Questa forbice deve coprire da un lato un telaio da rilevamento sotto il chilogrammo e dall'altro una piattaforma che porta decine di chilogrammi tra sensori e pacco, quindi la domanda utile non è quale voce pubblichi il numero più grande, ma quale mantenga corrente, temperatura e margine di spinta lungo l'intero profilo di missione attorno a cui il telaio è costruito. Questa guida legge le otto voci rispetto a quella domanda, e lo stesso insieme di modelli è raccolto nella pagina applicativa UAV industriale.

Risposta rapida

Un telaio industriale non trascorre la propria vita al punto su cui il suo pannello di specifiche insiste di più. Solleva un carico utile, si assesta e poi mantiene una posizione per minuti interi, più volte al giorno, per tutto il tempo in cui il telaio resta in servizio. La conseguenza elettrica è che la corrente assorbita al punto di mantenimento si paga in modo continuo per l'intera missione, mentre la corrente di picco dura secondi. Una rosa di candidati redatta su una colonna di picco risponde quindi a una domanda che l'aeromobile pone di rado e lascia senza risposta quella che pone di continuo.

Tre proprietà sostengono quell'impiego, e le voci seguenti le pubblicano in modo disomogeneo. La resistenza interna è il coefficiente delle perdite nel rame, che sono le perdite che si protraggono per l'intera missione anziché a raffiche. La finestra di numero di celle pubblicata è ciò che decide la corrente che l'avvolgimento deve portare per una data potenza all'albero, e un bus più alto abbassa quella corrente. La potenza pubblicata a 180 secondi è una finestra termica anziché un valore continuo, e va letta come segnale di margine tra candidati di impiego simile anziché come un numero in cui dividere l'energia del pacco.

Le otto voci si dividono anzitutto per la spinta che pubblicano e in secondo luogo per il bus per cui sono pubblicate. Quattro si collocano sotto i 3000 g di spinta pubblicata e quattro sopra gli 8000 g, e i valori di KV seguono la stessa divisione: le voci più leggere sono pubblicate a 400 KV e 700 KV su 3-8S o meno, mentre ogni voce sopra gli 8000 g è pubblicata a 170 KV o meno su 6S e oltre. È quella divisione che le sezioni seguenti scompongono, prima come profilo di missione, poi come insieme di fasce di massa della piattaforma e infine come sequenza di decisioni.

Che cosa chiede a un motore una missione industriale

Su un UAV industriale la missione è un impiego prima ancora che una specifica, e la differenza rispetto a un volo hobbistico è una differenza di ripetizione anziché di dimensione. Un telaio che vola qualche volta per diletto e un telaio che vola più volte al giorno per un servizio condividono la stessa fisica ma non la stessa economia dei guasti, e il secondo è il caso a cui le voci seguenti devono rispondere.

Ripetizione, non un singolo volo

Il tratto distintivo di un impiego industriale è che la stessa missione viene volata di nuovo, e poi ancora, con brevi intervalli a terra tra una sortita e l'altra. Questo conta per il motore perché il comportamento termico è uno stato anziché un evento: un avvolgimento che raggiunge una data temperatura in un volo inizia il volo successivo dalla temperatura che ha trattenuto, e un telaio che compie quattro sortite in un pomeriggio sottopone isolamento e cuscinetti a un carico accumulato che un singolo volo non produce. Le voci pubblicate qui descrivono limiti termici su una finestra definita anziché un profilo di impiego, quindi la lettura onesta è comparativa: una voce pubblicata per una potenza a 180 secondi più alta porta in una missione ripetuta più margine termico di una pubblicata per meno, a parità di impiego.

Carico utile che deve resistere per l'intera missione

Una fotocamera, un'unità lidar o un sensore multispettrale deve essere mantenuto entro un assetto stabile per l'intera durata di un volo, e la stabilità è una proprietà elettrica prima che meccanica. Il mantenimento di posizione è un anello di controllo che corregge con la spinta, e la spinta si produce con la corrente, quindi una raffica o uno spostamento del carico utile vengono affrontati con un gradino di corrente nell'avvolgimento. Una voce di propulsione con resistenza inferiore risponde a quel gradino con meno perdite nel rame, il che mantiene il punto di funzionamento più vicino a dov'era e riduce il transitorio che il controllore di assetto deve spendere energia per correggere. La sopravvivenza del carico utile e la resistenza dell'avvolgimento sono quindi legate attraverso l'anello di corrente anziché soltanto attraverso il telaio.

Che cosa tollera il telaio in un motore

Le voci di questo gruppo vanno da 128 g a 1740 g e da un corpo da 41.8 mm a uno da 147.5 mm, e questi due intervalli sono vincoli di ingombro oltre che di prestazioni. Un braccio ha una rigidezza flessionale che cala all'aumentare della lunghezza, un supporto motore ha uno schema di fori che il telaio deve prevedere, e un outrunner più pesante all'estremità di un braccio sposta le proprietà inerziali che il controllore di volo deve modellare. Le colonne di massa e ingombro non sono decorazione accanto a quelle elettriche; su una missione ripetuta stabiliscono quanta parte del braccio può essere costruita per la rigidezza anziché per il carico che il motore stesso impone.

Ciclo di lavoro: il numero a cui il telaio opera davvero

Un ciclo di lavoro è la quota di missione che ciascun punto di funzionamento rappresenta, e su un telaio industriale è dominato dal segmento che produce meno spettacolo. L'hover non è la parte interessante da guardare di un volo, ma è la parte che il pacco paga, ed è il segmento su cui si compie davvero la scelta di un Motore BLDC per UAV industriale.

Quota di hover e quota di crociera

Su un telaio sostenuto da rotori il segmento di hover porta l'intero peso dell'aeromobile con la sola spinta, senza un'ala che ne condivida il carico, e su una missione di ispezione o di mantenimento quel segmento è la maggior parte del volo. Su una missione di rilevamento la ripartizione si sposta verso un tratto in avanti, ma il tratto in avanti di un multirotore è comunque volato con un elevato angolo di attacco sugli stessi rotori, quindi la riduzione di corrente è minore di quanto suggerisca il cambio di velocità all'aria. La lettura pratica è che è il punto di mantenimento, non il punto di spinta massima, il punto di funzionamento su cui si dimensiona il pacco, e ogni colonna che descrive l'efficienza in quel punto vale più di una colonna che descrive il tetto.

Salita ripetuta, non un unico picco

Un telaio di servizio sale alla quota di lavoro, scende per cambiare una batteria e ripete. Ogni salita è un evento ad alta corrente di decine di secondi, e nell'arco di una giornata lavorativa il numero di questi eventi arriva alle decine. Quel profilo si colloca tra le due condizioni che un pannello di specifiche descrive: è molto più lungo dell'evento istantaneo che copre un valore di corrente di picco e molto più breve dello stato stazionario che implica un valore continuo. È anche il motivo per cui una voce pubblicata per una corrente continua più alta vale più, per questo impiego, di una voce pubblicata per un picco più alto, perché è la salita che si ripete durante la giornata ciò che si accumula.

Perché una colonna di 180 s non può sostituire un impiego

La potenza pubblicata a 180 secondi è la potenza che un motore può assorbire per 180 secondi prima che il suo avvolgimento raggiunga il limite di temperatura fissato dalla sua classe di isolamento e dal suo montaggio. È una finestra e una convenzione anziché un valore che il motore sostiene indefinitamente, ed è pubblicata alla condizione di prova del produttore anziché alla condizione di hover del telaio. La sua utilità è comparativa: una voce pubblicata a 3180 W porta più margine di corrente di una pubblicata a 1600 W quando le due si confrontano a parità di impiego, e quel margine è ciò che consumano un carico utile più pesante o una giornata più calda. Non è un numero per cui si divide un budget di energia del pacco, perché la conversione da energia immagazzinata a tempo in aria passa invece per la corrente al punto di mantenimento.

Ridondanza: il margine di spinta che un multirotore paga

Il margine di spinta che un Motore BLDC per UAV industriale deve portare è una proprietà che un aeromobile ad ala fissa o un elicottero non ha: dopo la perdita di un'unità di propulsione il multirotore può restare controllabile, purché le unità rimanenti abbiano spinta di riserva. Quella riserva si compra con la massa di motore e pacco, ed è il secondo vincolo che separa una specifica industriale da una ricreativa.

Che cosa succede quando un motore si ferma

Su un telaio a sei rotori la perdita di un'unità di propulsione lascia cinque unità a sostenere l'aeromobile, quindi le unità rimanenti devono produrre circa 6/5 della loro quota normale, un aumento di circa il 20 per cento, per mantenere la quota sul lato opposto del telaio. Questa è aritmetica anziché una specifica: il numero deriva dal conteggio dei rotori, non dal modello scelto. Ciò che il modello aggiunge è se riesce a produrre quella quota senza uscire dalla sua finestra continua pubblicata, perché una riserva che esiste soltanto dentro una colonna di 180 secondi è disponibile per una discesa anziché per una missione prolungata.

Il margine come massa, corrente e dimensione del pacco

Un margine di spinta non è gratuito, perché un motore dimensionato per produrre più spinta a parità di corrente è un motore con più magnete e più rame, e entrambi compaiono nella colonna della massa. Le voci qui rendono visibile quel compromesso: la voce da 128 g pubblica 1800 g di spinta mentre la voce da 1740 g ne pubblica 36500 g, quindi la spinta per unità di massa del motore sale ripidamente lungo il gruppo anche mentre la massa assoluta sale. La conseguenza per la ridondanza è che un telaio più leggero può permettersi un margine di ridondanza su un motore più piccolo, mentre un telaio pesante deve accettare che il margine sia portato come massa del motore, come massa del pacco per alimentarlo o come un budget di autonomia più breve. Quale dei tre si spende è una decisione sul telaio anziché sul motore.

Dove la ridondanza smette di essere una scelta del motore

La capacità di continuare a volare dopo una perdita di propulsione dipende dal mixer del controllore di volo, dalla capacità di corrente dell'ESC e dalla capacità del telaio di mantenere l'assetto con le unità rimanenti, tutti elementi che stanno fuori dalla voce del motore. Un motore può offrire soltanto il margine che rende possibile la manovra; se la manovra venga eseguita appartiene al sistema che lo circonda. Quel confine conta quando si legge una rosa di candidati, perché una voce con una finestra continua ampia e una resistenza bassa è un contributo alla ridondanza anziché una sua garanzia, e le domande sull'autorità di controllo appartengono alla documentazione del controllore di volo anziché al pannello di specifiche del motore.

Margine termico su una missione ripetuta

Il comportamento termico è la parte di una specifica che un singolo numero descrive peggio, e su una missione ripetuta è la parte che decide se l'ultima sortita della giornata assomigli alla prima. La catena è breve e ogni suo anello è pubblicato: la corrente produce perdite nel rame, le perdite nel rame producono calore, e il calore deve uscire dall'avvolgimento lungo un percorso che il telaio non controlla.

Perdite nel rame in un ciclo ripetuto

Le perdite nel rame sono la corrente al quadrato moltiplicata per la resistenza dell'avvolgimento, quindi la perdita sale con il quadrato del carico e in modo lineare con il valore di resistenza che il produttore pubblica. Questo rende la colonna della resistenza un coefficiente su un costo continuo anziché su un costo momentaneo, e spiega perché la colonna non segua semplicemente la dimensione del motore: in questo gruppo la resistenza va da 17 mΩ sulla voce da 1740 g U15 II KV80 a 116 mΩ su quella da 195 g U5 KV400, e si attesta a 45 mΩ sia sulla P80 III Pin KV100 da 649 g sia sulla MN8017 KV120 da 453 g. Una resistenza bassa su una voce ad alta spinta è l'aspetto di un avvolgimento costruito per una corrente sostenuta, ed è il valore da leggere per primo quando l'impiego si ripete.

Corrente continua che una missione ripetuta può sostenere

Un valore di corrente continua descrive la corrente che un motore può portare senza che il suo avvolgimento lasci lo stato termico per cui è stato progettato, ed è la colonna che corrisponde più da vicino a una missione ripetuta. È pubblicata solo per una parte di questo gruppo, il che è un limite che vale la pena dichiarare apertamente: la voce da 128 g U3 KV700 porta 25 A, la voce da 195 g U5 KV400 porta 30 A e la voce da 375 g P60 Pin KV170 porta 38 A, mentre le cinque voci rimanenti pubblicano una corrente di picco o una corrente a 180 secondi anziché un valore continuo. Quei tre valori salgono con la massa del motore, che è la forma attesa, e l'assenza della colonna sulle altre cinque significa che dalle sole voci pubblicate non si può comporre una graduatoria continua omogenea. Dove una costruzione vi dipende, il valore appartiene alle domande da porre alla documentazione del produttore.

Il percorso termico in uscita dall'avvolgimento

Il calore esce da un outrunner brushless attraverso tre vie: conduzione verso il supporto e il telaio, convezione dalla campana e dalla carcassa dello statore, e irraggiamento dalle superfici esposte. Tutte e tre dipendono dall'installazione anziché dal motore, ed è per questo che una potenza pubblicata a 180 secondi porta con sé una convenzione di montaggio. Su un telaio industriale il montaggio è spesso un braccio con massa termica limitata e flusso d'aria limitato in hover, quindi la via di conduzione è più debole di quanto implichi l'ipotesi da banco. La conseguenza pratica è che il margine termico che una voce pubblica è un confronto tra progetti anziché una previsione della temperatura che l'avvolgimento raggiungerà in uno specifico telaio, e l'ipotesi dietro il valore resta al produttore.

Massa e cavo come costi del carico utile

La massa su un telaio industriale non è una proprietà neutra di un componente; è una sottrazione dai due budget che decidono a che cosa serve l'aeromobile, il carico utile e il pacco. La massa del motore stesso e il cavo e il connettore che lo accompagnano fanno entrambi parte di quella sottrazione, e le voci li pubblicano separatamente abbastanza spesso da rendere leggibile la distinzione.

La quota del motore nel budget del carico utile

Ogni grammo di massa di propulsione deve essere sollevato per l'intera missione, il che alza la potenza richiesta dal segmento di hover e scarica il pacco più rapidamente; lo stesso grammo tolto al pacco rimuove energia immagazzinata. Il compromesso è quindi a due lati anziché una semplice penalità, ed è il motivo per cui la colonna della massa sta accanto alle colonne di efficienza anziché in un'appendice meccanica. In questo gruppo l'intervallo è abbastanza ampio da cambiare il carattere di una costruzione: una voce da 128 g e una da 1740 g non sono due punti su una stessa scala ma due classi diverse di telaio, e la spinta che ciascuna pubblica è ciò che rende la differenza degna di essere pagata.

Cavo, connettore e AWG come costi di integrazione

Il peso pubblicato di un motore di solito include il suo cavo e il suo connettore, e dove viene pubblicato un valore separato per il solo motore la differenza è misurabile. La voce U5 KV400 lo illustra direttamente: 195 g è il peso pubblicato incluso il cavo, e 156 g è il valore per il motore senza di esso, una differenza di 39 g portata all'estremità di un braccio a ogni volo. La stessa voce pubblica un conduttore AWG 16, e la voce U10 II KV100 pubblica un conduttore AWG 16 con una lunghezza di 90 mm, quindi il cavo è una parte specificata dell'assieme anziché un accessorio. Su un progetto in cui i bracci si comprano per la rigidezza, una lunghezza di cavo maggiore del necessario per il percorso è massa che non compra nulla.

Carichi di gimbal e sensori sullo stesso bus

Un carico utile industriale raramente preleva la propria potenza da una fonte separata: un gimbal, un sensore e un collegamento di comunicazione sono di solito alimentati dallo stesso pacco del sistema di propulsione, tramite un regolatore o una derivazione separata. Questa disposizione rende la corrente di propulsione e la corrente del carico utile due richieste su un'unica batteria, e la tensione che vede l'avvolgimento di propulsione è la tensione che resta dopo entrambe. Una voce di propulsione con resistenza inferiore e finestra di celle pubblicata più ampia lascia all'integrazione più spazio per collocare la derivazione del carico utile, perché il calo che produce sotto carico è minore e il bus conserva più margine con cui lavorare per il regolatore. Il carico utile è quindi parte dell'impiego elettrico anziché un passeggero su di esso.

Vento e il punto di funzionamento da mantenere

Il vento è la parte di una missione industriale che non è nel piano di volo, e il suo effetto su un Motore BLDC per UAV industriale passa interamente per il punto di mantenimento. Una raffica non cambia la massa del telaio né la sua elica, ma cambia la spinta che i rotori devono produrre e quindi la corrente che l'avvolgimento deve portare in quel momento.

Il margine alle raffiche è un margine di corrente

Mantenere la posizione in una raffica richiede che i rotori aumentino la spinta, e un aumento di spinta a elica e bus fissi si compra con la corrente. La corrente necessaria a fronteggiare una raffica si preleva quindi in aggiunta a quella che l'hover già richiede, e su una missione ripetuta una giornata ventosa è una giornata in cui l'avvolgimento trascorre più tempo vicino al suo limite termico. È per questo che la colonna della resistenza e la finestra termica contano insieme: una voce con resistenza bassa converte la corrente extra della raffica in meno calore, quindi la stessa raffica consuma meno del margine che il telaio ha per il resto del volo.

Perché è il punto di mantenimento, non il picco, a dimensionare l'avvolgimento

Un avvolgimento si dimensiona sulla corrente che porta per la maggior parte del tempo, perché è quella la corrente le cui perdite si accumulano. Un valore di picco descrive quanta corrente il motore può far passare brevemente prima che qualcosa ceda, ed è limitato tanto dall'ESC e dal pacco quanto dall'avvolgimento stesso. Su un impiego industriale la distinzione è pratica anziché accademica: due motori con lo stesso picco pubblicato possono trovarsi molto distanti al punto di mantenimento, e quello migliore al punto di mantenimento è quello di cui la missione ripetuta trae vantaggio. È per questo che la sequenza di dimensionamento seguente parte dall'impiego e dalla corrente di mantenimento e tratta la colonna del picco come una verifica del margine anziché come base della scelta.

Otto motori per UAV industriale a confronto

Le otto voci attualmente presenti nell'impiego UAV industriale sono esposte di seguito come un unico insieme di specifiche, ordinate per spinta massima pubblicata, così che il salto dall'impiego più leggero a quello più pesante sia visibile nella colonna stessa. Ogni valore è il dato che il produttore pubblica per quel modello, e nessuna cella è stimata. Gli stessi otto modelli sono quelli raggruppati sotto l'impiego discusso nelle sezioni precedenti.

Modello, configurazione dello statore, resistenza interna, numero di celle pubblicato, spinta massima, potenza massima a 180 secondi e peso come pubblicati dal produttore per gli otto modelli attualmente presenti nell'impiego UAV industriale, ordinati per spinta massima pubblicata. La spinta massima e la potenza a 180 secondi sono i valori che il produttore pubblica per ciascun modello; entrambi dipendono dall'elica e dalla tensione del bus usate nella prova, quindi sono comparabili all'interno del gruppo solo nel senso che descrivono la condizione pubblicata di ciascun modello. Il numero di celle è mostrato così come pubblicato, quindi un valore singolo indica una singola finestra pubblicata e un intervallo indica che quel modello è pubblicato lungo tutto l'intervallo. Il peso include il cavo e il connettore dove il produttore lo pubblica in quel modo. Non compare una colonna KV perché ogni nome di modello nella tabella porta il proprio valore di KV, e non compare una colonna di ingombro perché l'impiego qui descritto ruota attorno alle colonne elettriche anziché alle dimensioni del corpo.

Due letture emergono una volta che le otto sono su una sola pagina, e nessuna delle due è la colonna della potenza. La prima è che la resistenza interna non segue lo stesso ordine della spinta. La MN8017 KV120 da 453 g e la P80 III Pin KV100 da 649 g portano entrambe 45 mΩ, mentre la U8 Lite L KV110 da 282 g porta 105 mΩ e la U5 KV400 da 195 g porta 116 mΩ, e il valore più ampio del gruppo sta sulla voce più piccola, a 116 mΩ contro 17 mΩ sulla più grande. Scorrendo quella colonna, le voci leggere sono quelle con la resistenza più alta, che è l'aspetto di un avvolgimento dimensionato per un telaio leggero, e i corpi 36N42P nella metà superiore della tabella sono quelli con i valori bassi.

La seconda è che il numero di celle divide la tabella in due metà che si incontrano al centro. Quattro voci sono pubblicate per 6-14S o più e quattro per 3-8S o meno, e i valori di KV seguono quella divisione: le quattro voci più leggere vanno da 400 a 700 KV e le quattro più pesanti da 80 a 170 KV. Poiché il KV è la velocità dell'albero per volt, le due metà possono raggiungere velocità dell'albero comparabili partendo da tensioni di pacco diverse, e il valore che le separa è la corrente che ciascuna assorbe per la propria potenza pubblicata. Le voci 36N42P che portano la spinta maggiore del gruppo sono tutte pubblicate a 170 KV o meno, e le due voci con la spinta più alta della tabella sono anche le due con la resistenza più bassa, che è la forma di un avvolgimento costruito per una corrente sostenuta.

Una terza lettura riguarda le voci che stanno più vicine tra loro per spinta. La U10 II KV100 e la U8 Lite L KV110 pubblicano 10600 g e 11200 g rispettivamente a 415 g e 282 g, quindi una differenza di 600 g di spinta si compra con 133 g di massa del motore. Spinta adiacente con massa diversa e finestra di bus diversa è il promemoria più chiaro, nella tabella, che la massa è un esito di assemblaggio anziché una descrizione dell'impiego. Scegliere tra le due dipende da quanta parte del budget del carico utile il telaio può spendere in propulsione e dall'elica che ciascuna deve far girare, non dai 600 g di spinta che separano le loro voci.

Le otto voci lette per fasce di massa della piattaforma

La tabella ordina per spinta, che è l'ordine giusto per una rosa di candidati e quello sbagliato per capire che cosa contenga il gruppo. Letti per piattaforma, invece, gli otto motori si distribuiscono su quattro fasce, e i confini delle fasce seguono la massa al decollo del telaio anziché il motore. Le stime seguenti convertono la spinta pubblicata in una massa approssimativa della piattaforma su quattro rotori con un rapporto spinta-peso di 2:1, che è una convenzione di lavoro anziché una specifica, e sono fornite perché le fasce possano essere confrontate tra loro anziché come valori su cui progettare.

Telai sotto i 6 kg e le voci per multirotori leggeri

L'estremità leggera del gruppo è coperta da due voci costruite per piccole piattaforme con fotocamera e per il rilevamento. Il Motore per UAV T-Motor U3 KV700 è il più leggero a 128 g, una voce 12N14P 3-4S che pubblica 1800 g di spinta e 500 W, e il Motore per UAV T-Motor U5 KV400 è la voce da 195 g 12N14P 3-8S che pubblica 2850 g e 850 W. Su quattro rotori a 2:1, quei valori di spinta collocano una piattaforma a circa 3.6 kg e 5.7 kg rispettivamente, il che pone entrambe le voci all'estremità piccola di un telaio di servizio e nessuna delle due alla scala del carico utile industriale. La U5 KV400 copre la finestra di bus più ampia delle due, a 3-8S contro 3-4S, ed è la voce di questa fascia che può assorbire un cambio di pacco senza un cambio di motore.

I telai da lavoro da 10-25 kg

Il centro del gruppo è dove inizia l'impiego industriale vero e proprio, e tre voci vi si collocano. Il Motore per UAV T-Motor P60 Pin KV170 è una voce da 375 g 24N28P 6-14S che pubblica 8414 g e 1800 W; il Motore per UAV T-Motor U10 II KV100 è una voce da 415 g 36N42P 12S che pubblica 10600 g e 1600 W; e il Motore per UAV T-Motor U8 Lite L KV110 è una voce da 282 g 36N42P 12S che pubblica 11200 g e 2140 W. Con la stessa convenzione a quattro rotori, queste collocano piattaforme a circa 17 kg, 21 kg e 22 kg. Le tre condividono una fascia di spinta ma non un impiego: la P60 Pin KV170 è pubblicata per la finestra di bus più ampia, a 6-14S, mentre le due voci 36N42P sono a 12S e differiscono in ciò su cui si pone l'enfasi, se sul diametro del corpo o sul margine a 180 secondi, con la U10 II KV100 che pubblica 98.6 mm di diametro a 1600 W e la U8 Lite L KV110 che pubblica 87.1 mm a 2140 W.

La fascia di carico utile 25-40 kg

Due voci si collocano sopra la fascia intermedia, e sono la coppia più vicina del gruppo per resistenza. Il Motore per UAV T-Motor P80 III Pin KV100 è una voce da 649 g 36N42P 6-12S che pubblica 16344 g e 2700 W con un corpo da 91.6 mm, e il Motore per UAV T-Motor MN8017 KV120 è una voce da 453 g 36N42P 12S che pubblica 16841 g e 3180 W con un corpo da 87.8 mm. Entrambe portano 45 mΩ, e con la convenzione a quattro rotori collocano piattaforme a circa 33 kg e 34 kg. La coppia illustra il compromesso che la fascia comporta: la P80 III Pin KV100 è la voce più pesante con la potenza pubblicata inferiore, e la MN8017 KV120 restituisce 497 g di spinta e 480 W in più da un corpo più leggero di 196 g, quindi le due differiscono meno in ciò che possono sollevare che in ciò che costa portarle mentre lo fanno.

Oltre i 40 kg e la finestra di bus più ampia

La voce più grande del gruppo si distingue dalle altre sette con un ampio margine. Il Motore per UAV T-Motor U15 II KV80 è una voce da 1740 g 36N42P pubblicata per 12-24S, con 36500 g di spinta, 8580 W di potenza a 180 secondi e una resistenza interna di 17 mΩ, la più bassa del gruppo. Con la stessa convenzione colloca una piattaforma a circa 73 kg, che è oltre la scala di carico utile delle altre sette e nella fascia in cui il telaio è una macchina di sollevamento anziché una piattaforma per fotocamera. La sua finestra 12-24S è anche la più ampia del gruppo, il che significa che la corrente che assorbe per una data potenza all'albero può essere fissata dal pacco anziché dal motore, ed è la proprietà che la rende utile all'estremità pesante di un impiego ripetuto.

Le due voci più recenti: MN8017 KV120 e U10 II KV100

Due delle otto voci sono state aggiunte alla piattaforma più di recente, e entrambe occupano posizioni che il gruppo non copre altrimenti. Nessuna delle due è una variazione marginale di una voce già presente: una è il corpo 36N42P più leggero pubblicato a questo livello di spinta e l'altra è la voce di diametro più piccolo sopra i 10000 g.

MN8017 KV120: 36N42P a 453 g

Il Motore per UAV T-Motor MN8017 KV120 è una voce da 453 g 36N42P con un corpo da 87.8 mm e una lunghezza di 34.5 mm, pubblicata per 12S con 16841 g di spinta massima, 3180 W di potenza a 180 secondi e 68.6 A di corrente a 180 secondi. La sua resistenza interna è 45 mΩ e la sua corrente a vuoto pubblicata è 1.8 A a 24 V. Posta a confronto con la P80 III Pin KV100, che raggiunge una spinta comparabile da un corpo da 649 g a 2700 W, la MN8017 KV120 è la via più leggera alla stessa fascia di sollevamento, e il suo statore 36N42P è la stessa configurazione usata dalle due voci più pesanti del gruppo. La voce riporta una dimensione dell'albero interno ma nessuna dimensione dell'albero esterno, quindi un supporto progettato attorno all'albero va verificato sul disegno del produttore anziché sulla tabella.

U10 II KV100: ingombro di 98.6 mm a 415 g

Il Motore per UAV T-Motor U10 II KV100 è una voce da 415 g 36N42P con un corpo da 98.6 mm e una lunghezza di 33.1 mm, pubblicata per 12S con 10600 g di spinta massima, 1600 W di potenza a 180 secondi e 32.4 A di corrente di picco. La sua resistenza interna è 101 mΩ, porta un conduttore AWG 16 su una lunghezza di 90 mm e un albero da 15 mm, e la sua corrente a vuoto pubblicata è 1 A a 18 V. Rispetto alla U8 Lite L KV110, che raggiunge una spinta leggermente superiore da un corpo da 282 g, la U10 II KV100 scambia 133 g di massa e 540 W di potenza a 180 secondi con 11.5 mm in più di diametro del corpo, e il corpo più ampio è la proprietà attorno a cui si progettano un supporto o una luce sul braccio.

Dove lavorano i motori industriali

I tre impieghi seguenti sono quelli rispetto a cui le voci di questo gruppo vengono più spesso specificate, e ciascuno legge le colonne in un ordine diverso. Sono descritti qui come impieghi anziché come prodotti, perché il motore si sceglie dopo il profilo di missione e non prima.

Ispezione di linee elettriche e asset

Un telaio da ispezione vola lungo un asset lineare a una distanza di sicurezza controllata e mantiene la posizione mentre un sensore registra. L'impiego è vicino a un hover continuo con lenta traslazione, il che pone il punto di mantenimento al centro della specifica, e il carico utile è di solito una fotocamera stabilizzata il cui assetto deve resistere alle raffiche provenienti dalle strutture ispezionate. Quella combinazione punta alla fascia intermedia del gruppo, dove l'impiego UAV di ispezione colloca il proprio insieme di modelli, e verso voci con la resistenza capace di evitare che la corrente della raffica diventi un costo termico.

Rilievo, mappatura e pattugliamento di sicurezza

Una missione di rilevamento o pattugliamento trascorre più tempo in volo in avanti di una missione di ispezione, quindi l'impiego si sposta verso l'estremità di crociera dell'inviluppo mantenendo la stessa integrazione del carico utile. La conseguenza è che qui la finestra di celle conta più del valore di picco, perché una finestra pubblicata più ampia permette di dimensionare il pacco per la durata della missione anziché per la corrente più alta che il telaio può assorbire. Le voci pubblicate per 6-14S e 12-24S di questo gruppo sono quelle che danno quello spazio, e l'impiego UAV fotografico raccoglie gli stessi modelli dove il carico utile è una fotocamera anziché un sensore di mappatura.

Telai agricoli e logistici

Un telaio agricolo trasporta un serbatoio anziché un sensore, e il carico cambia durante il volo man mano che il serbatoio si svuota, il che significa che la spinta che i rotori devono produrre cala dal decollo all'atterraggio. L'impiego è quindi caricato in avanti e ripetitivo, con un requisito di spinta elevato all'inizio di ogni sortita e uno inferiore alla fine, e il telaio di solito vola da terreno non preparato. Le voci pubblicate per le finestre di bus più ampie e la potenza a 180 secondi più alta sostengono al meglio quel profilo, e l'impiego UAV agricolo raccoglie i modelli specificati per esso. L'impiego UAV a lunga autonomia copre gli stessi telai dove il requisito è la durata anziché il carico.

Selezionare un Motore BLDC per UAV industriale: una sequenza di dimensionamento

La sequenza seguente trasforma le sezioni precedenti in tre passi per un UAV industriale, e l'ordine conta quanto il contenuto. Ogni passo restringe il gruppo prima che venga applicato il successivo, così che il confronto finale avvenga tra voci già abbastanza vicine perché le loro differenze siano significative.

Fissare prima l'impiego della missione

Descrivere la missione come profilo anziché come durata: la quota di volo spesa a mantenere la posizione, la quota spesa in volo in avanti, il numero di sortite al giorno e il carico utile che il telaio deve stabilizzare. Da quel profilo, prendere la corrente al punto di mantenimento come il numero su cui si dimensiona l'avvolgimento, e trattare la spinta richiesta per la salita come una verifica del margine anziché come base della scelta. La potenza a 180 secondi di un candidato va poi letta come un'affermazione sul margine disponibile sotto quel profilo, non come un valore in cui dividere la missione.

Poi l'inviluppo elettrico e il pacco

Scegliere il bus prima del KV, perché un numero di celle e un valore di KV significano una velocità dell'albero solo quando i due si moltiplicano insieme. Una finestra di celle pubblicata più ampia dà al telaio più spazio per scambiare corrente con massa del pacco, e le voci di questo gruppo pubblicate per 6-14S e 12-24S sono quelle che lasciano più spazio. Poi leggere la colonna della resistenza rispetto alla corrente che l'impiego implica, perché la perdita che si protrae per l'intera missione è quella che il pacco paga in modo continuo.

Infine l'ingombro, il montaggio e la voce

Una volta ristretti i candidati elettrici, le colonne meccaniche decidono il resto: il diametro del corpo rispetto alla luce sul braccio, la massa rispetto al budget del carico utile, e la lunghezza e la sezione del cavo rispetto al percorso di cui il telaio ha davvero bisogno. Infine, annotare ciò che ogni voce lascia aperto. Una corrente continua pubblicata solo per una parte del gruppo, una dimensione dell'albero pubblicata come un solo valore anziché due, e un'ipotesi termica che appartiene al banco di prova del produttore anziché al telaio sono tutte domande per la documentazione del produttore, ed è meglio sollevarle prima della costruzione che dopo.

Domande frequenti

Risorse ufficiali

T-Motor pubblica una pagina prodotto ufficiale per ogni unità, con il suo pannello di specifiche, e quelle pagine restano la fonte autorevole per ogni valore citato in questa guida - per esempio la pagina prodotto U3 KV700, la pagina prodotto U5 KV400, la pagina prodotto P60 Pin KV170, la pagina prodotto P80 III Pin KV100, la pagina prodotto U8 Lite L KV110, la pagina prodotto U10 II KV100, la pagina prodotto MN8017 KV120 e la pagina prodotto U15 II KV80. I valori di configurazione, resistenza, numero di celle, spinta, potenza, corrente e massa nella tabella precedente sono i valori che quelle pagine pubblicano per ciascun modello. Una corrente continua per un modello la cui voce non ne riporta una, una dimensione dell'albero pubblicata come valore singolo, o un'ipotesi termica dietro un valore a 180 secondi è una domanda per la documentazione del produttore anziché un valore che si possa derivare dal pannello di specifiche.

Dove andare dopo

Per passare dalla lettura a una rosa di candidati, tre strumenti della piattaforma svolgono il lavoro in sequenza. Esplorare l'intera categoria Motori per UAV per vedere le otto voci qui insieme ai modelli Navigator e heavy-lift, usare Selezione per restringere per numero di celle, massa e potenza pubblicata, quindi mettere i candidati l'uno contro l'altro in Confronto prodotti. La pagina applicativa UAV industriale contiene lo stesso impiego con i propri attributi di filtro, e la pagina produttore T-Motor raccoglie l'intera gamma dietro queste voci.

Tre altri articoli trattano le parti di questo argomento che un impiego industriale non risolve. Motori per UAV: abbinare KV, spinta e massa alla cellula copre il quadro più ampio della propulsione aerea, incluse le voci della serie P e heavy-lift per impieghi fuori dalla fascia industriale confrontata qui. Motore BLDC per UAV a lunga autonomia: efficienza, massa e tensione del bus prende la stessa catena di elica, KV e numero di celle e la applica alla durata come requisito dominante anziché al ciclo di lavoro. Motori per droni da carico pesante: tre opzioni T-Motor da 2.85 kg a 101 kg di spinta copre l'estremità di sollevamento dello stesso impiego, dove i telai sono specificati rispetto alla spinta sostenuta su scala di più chilogrammi.

La versione breve: fissare prima il profilo di missione, perché la quota di volo spesa a mantenere la posizione fissa la corrente su cui si dimensiona l'avvolgimento; scegliere il bus prima del KV, perché i due significano una velocità dell'albero solo insieme ed è il bus a decidere la corrente; e leggere l'avvolgimento rispetto alla corrente di mantenimento per ultimo, perché il valore di potenza a 180 secondi è una finestra termica anziché un valore nominale. All'interno di questo gruppo quella sequenza separa le due voci sotto i 3000 g di spinta dalle tre della fascia intermedia, ed entrambe queste dalle due voci pesanti e dalla singola voce pubblicata per 12-24S, prima che qualsiasi singolo modello venga pesato contro un altro.