産業用UAV向けBLDCモーター：デューティサイクル、冗長性、ペイロード

産業用UAV向けのBLDCモーターは、単発の飛行ではなく繰り返される任務のために選ばれます。現在産業用UAVの用途に掲載されている八つの記録は、仕様の読み方が二通りあり、それがどれほどかけ離れうるかを示しています。この一群では、KVは80から700、公表質量は128 gから1740 g、内部抵抗は17 mΩから116 mΩ、最大推力は1800 gから36500 g、公表されている180秒出力は500 Wから8580 Wに及びます。この広がりは、一方の端にあるサブキログラム級の測量用機体から、もう一方の端にある数十キログラムのセンサとパックを積むプラットフォームまでを覆わなければなりません。したがって有用な問いは、どの記録が最も大きな数値を公表しているかではなく、機体が前提とするミッションプロファイル全体にわたって、電流、温度、推力余裕を保てるのはどれかというものです。本ガイドはその問いに照らして八つの記録を読み解きます。同じ機種群は産業用UAVの用途ページにもまとめられています。

要点

産業用の機体は、仕様表が最も大きく語る動作点でその生涯を過ごすわけではありません。ペイロードを持ち上げ、安定し、その後は数分間にわたって位置を保持することを、一日に何度も、機体が運用されるかぎり繰り返します。電気的な帰結として、保持点で引き出す電流はミッション全体にわたって連続的に支払われ、ピーク電流は数秒しか続きません。したがってピークの列に照らして書かれた候補リストは、機体がめったに問わない問いに答えるものであり、常に問い続ける問いを未回答のまま残します。

この用途を支える性質は三つあり、以下の記録はそれらを不均一に公表しています。内部抵抗は銅損の係数であり、銅損は突発的ではなくミッション全体にわたって続く損失です。公表されているセル数の窓は、所与のシャフト出力に対して巻線が運ばなければならない電流を決め、バスが高ければその電流は下がります。公表されている180秒出力は連続定格ではなく熱的な窓であり、同程度の用途の候補間における余裕の指標として読むのが最適で、パックエネルギーを割る数値として扱うべきものではありません。

八つの記録は、まず公表する推力で分かれ、次に公表されているバスで分かれます。そのうち四つは公表推力が3000 g未満に位置し、四つは8000 gを超えます。KVの値も同じ区分に従います。軽い側の記録は400 KVと700 KVで3-8S以下向けに公表され、8000 gを超える記録はいずれも170 KV以下で6S以上向けに公表されています。以下の各節はこの区分を分解します。まずミッションプロファイルとして、次にプラットフォーム質量帯の集合として、最後に一連の決定として扱います。

産業用の任務がモーターに求めるもの

産業用UAVでは、任務は仕様である前にデューティであり、ホビー飛行との違いは規模の違いではなく反復の違いです。趣味で数回飛ばす機体と、実務のために一日に何度も飛ばす機体は、同じ物理を共有しますが、同じ故障の経済性は共有しません。以下の記録が答えなければならないのは後者の場合です。

単発の飛行ではなく反復

産業用の用途を特徴づけるのは、同じミッションが再び、そしてまた再び、ソーティー間の短い地上時間を挟んで飛行されることです。これがモーターにとって重要であるのは、熱挙動が出来事ではなく状態だからです。ある飛行で所定の温度に達した巻線は、保持した温度から次の飛行を始めます。そして午後に四回のソーティーを飛ばす機体は、絶縁とベアリングに、単発の飛行では生じない累積的な負荷を与えます。ここに掲載する記録は、デューティプロファイルではなく定められた窓における熱限界を記述しているため、正直な読み方は比較になります。より高い180秒出力で公表された記録は、同じ用途において、より低く公表されたものより多くの熱余裕を反復ミッションへ持ち込みます。

ミッション全体を生き延びなければならないペイロード

カメラ、lidar、マルチスペクトルセンサは、飛行の全体を通じて安定した姿勢に保持されなければならず、安定性は機械的な性質である前に電気的な性質です。位置保持は推力で補正する制御ループであり、推力は電流で生み出されるため、突風やペイロードの移動は巻線における電流の段差として応答されます。抵抗の低い推進系の記録は、その段差をより少ない銅損で応答し、動作点を元の位置に近づけ、姿勢制御がエネルギーを使って補正しなければならない過渡を小さくします。したがってペイロードの生存と巻線抵抗は、機体だけでなく、電流のループを通じても結びついています。

機体がモーターに許容する範囲

この一群の記録は128 gから1740 g、そして41.8 mmの本体から147.5 mmの本体に及び、これら二つの範囲は性能上の制約であると同時に梱包上の制約でもあります。ブームは長さが増すほど曲げ剛性が下がり、モーターのマウントは機体側が用意しなければならないボルトパターンを持ち、アームの先端にあるより重いアウターロータは、フライトコントローラがモデル化しなければならない慣性特性を変えます。質量と外形の列は、電気的な列の隣の飾りではありません。反復ミッションでは、これらの列が、アームのどれだけをモーター自身が課す荷重ではなく剛性のために作れるかを定めます。

デューティサイクル：機体が実際に動作する数値

デューティサイクルとは、各動作点がミッションのうちどれだけを占めるかの割合であり、産業用の機体では、最も目立たない区間がそれを支配します。ホバリングは飛行の中で見て面白い部分ではありませんが、パックが支払う部分であり、産業用UAV向けBLDCモーターの選択が実際になされる区間でもあります。

ホバリングの割合と巡航の割合

ローターで浮かぶ機体では、ホバリングの区間が、荷重を分担する翼なしに、推力だけで機体の全重量を支えます。点検や位置保持のミッションでは、その区間が飛行の大部分を占めます。測量ミッションでは配分は前進区間へ移りますが、マルチロータの前進区間も同じローターを高い迎角で飛ばすため、電流の低下は対気速度の変化が示唆するよりも小さくなります。実用的な読み方は、パックが基準とする動作点は最大推力の点ではなく保持点であるということであり、その点での効率を記述する列は、天井を記述する列よりも価値があります。

単一のピークではなく反復する上昇

実務用の機体は作業高度まで上昇し、バッテリを交換するために降下し、それを繰り返します。各上昇は数十秒の高電流の出来事であり、一日の作業ではその回数が数十に及びます。このパターンは、仕様表が記述する二つの条件の間に位置します。ピーク電流の数値が覆う瞬間的な出来事よりはるかに長く、連続定格が含意する定常状態よりはるかに短いのです。これはまた、より高い連続電流で公表された記録が、より高いピークで公表された記録よりもこの用途にとって価値がある理由でもあります。日中に繰り返される上昇こそが蓄積するものだからです。

180 sの列がデューティの代わりにならない理由

公表されている180秒出力は、巻線が絶縁クラスと取り付けによって定まる温度限界に達するまでに、モーターが180秒間吸収できる出力です。これは窓であり取り決めであって、モーターが無期限に保持する定格ではなく、機体のホバリング条件ではなくメーカー自身の試験条件で公表されています。その有用性は比較にあります。同じ用途で比べたとき、3180 Wで公表された記録は1600 Wで公表されたものより大きな電流余裕を持ち、その余裕は、より重いペイロードやより暑い日が消費するものです。これはパックのエネルギー収支を割る数値ではありません。蓄えたエネルギーから空中での時間への変換は、代わりに保持点での電流を通じて行われるからです。

冗長性：マルチロータが支払う推力余裕

産業用UAV向けBLDCモーターが担わなければならない推力余裕は、固定翼機やヘリコプターにはない性質です。推進ユニットを一つ失った後でも、残りのユニットに予備の推力があれば、マルチロータは制御可能なままでいられます。その予備はモーターとパックの質量で買われ、産業用の仕様を娯楽用の仕様から分ける第二の制約です。

モーターが一つ止まったときに何が起きるか

六旋翼の機体では、推進ユニットを一つ失うと五つのユニットで機体を支えることになるため、残りのユニットは、機体の反対側で高度を保つために、通常の分担の約6/5、すなわちおよそ20パーセント増を生み出さなければなりません。これは仕様ではなく算術です。その数値はローターの数から導かれ、選んだ機種から導かれるものではありません。機種が寄与するのは、公表されている連続の窓を外れずにその分担を生み出せるかどうかです。180秒の列の内側にしか存在しない予備は、継続ミッションではなく降下のために使えるものだからです。

質量、電流、パックサイズとしての余裕

推力余裕は無償ではありません。同じ電流でより大きな推力を生み出すようにサイズ決めされたモーターは、より多くの磁石とより多くの銅を含むモーターであり、そのどちらも質量の列に現れます。ここに挙げる記録はその交換を可視化します。128 gの記録は1800 gの推力を公表し、1740 gの記録は36500 gを公表するため、モーター質量あたりの推力は、絶対質量が増えるなかでも一群全体で急に上昇します。冗長性にとっての帰結は、軽い機体はより小さなモーターで冗長余裕を確保できる一方、重い機体は、その余裕をモーターの質量として、それを養うパックの質量として、あるいはより短い航続の収支として担うことを受け入れなければならない、ということです。その三つのどれを費やすかは、モーターの決定ではなく機体の決定です。

冗長性がモーターの選択でなくなる地点

推進を失った後に飛行を続けられるかどうかは、フライトコントローラのミキサー、ESCの電流能力、そして残りのユニットで姿勢を保てるかどうかという機体の能力に依存し、そのいずれもモーターの記録の外側にあります。モーターが提供できるのは、その機動を可能にする余裕だけであり、機動が実行されるかどうかはその周囲のシステムに属します。この境界は候補リストを読むときに重要です。広い連続の窓と低い抵抗を持つ記録は、冗長性への寄与であってその保証ではなく、制御権限に関する問いは、モーターの仕様表ではなくフライトコントローラのドキュメントに属します。

反復ミッションにわたる熱余裕

熱挙動は、単一の数値が最も苦手とする仕様の部分であり、反復ミッションでは、その日の最後のソーティーが最初のソーティーに似ているかどうかを決める部分です。連鎖は短く、その各環は公表されています。電流が銅損を生み、銅損が熱を生み、熱は機体が制御しない経路を通って巻線を離れなければなりません。

反復サイクル下の銅損

銅損は電流の二乗に巻線抵抗を掛けたものです。したがって損失は負荷の二乗とともに、そしてメーカーが公表する抵抗値に線形に上昇します。これにより、抵抗の列は瞬間的なコストではなく継続的なコストの係数となり、この列が単純にモーターの大きさを追わない理由も説明できます。この一群では、抵抗は1740 gのU15 II KV80の記録で17 mΩから、195 gのU5 KV400の記録で116 mΩに及び、649 gのP80 III Pin KV100と453 gのMN8017 KV120の両方で45 mΩに位置します。高推力の記録における低い抵抗は、持続電流のために作られた巻線の姿であり、用途が反復するときに最初に読むべき数値です。

反復ミッションが保持できる連続電流

連続電流の数値は、巻線が設計された熱状態を離れることなくモーターが運べる電流を記述し、反復ミッションに最もよく合う列です。これはこの一群の一部についてしか公表されておらず、率直に述べておく価値のある制約です。128 gのU3 KV700の記録は25 Aを運び、195 gのU5 KV400の記録は30 Aを運び、375 gのP60 Pin KV170の記録は38 Aを運びます。一方、残る五つの記録は、連続の数値ではなくピーク電流または180秒電流を公表しています。これら三つの数値はモーターの質量とともに上昇し、これは予想される形です。他の五つでこの列が欠けているということは、公表された記録だけから同一条件の連続性能の順位付けを組み立てることはできない、ということを意味します。製作がそれに依存する場合、その数値はメーカーのドキュメントに寄せる問いの中に属します。

巻線から熱を逃がす経路

熱はブラシレスアウターロータから三つの経路で逃げます。マウントと機体への伝導、ベルとステータハウジングからの対流、露出した表面からの放射です。三つはいずれもモーターではなく取り付けに依存し、公表されている180秒出力の背後に取り付けの取り決めがある理由でもあります。産業用の機体では、取り付けはしばしば熱質量が限られ、ホバリング中の気流も限られたブームであるため、伝導の経路は試験台の前提が示唆するよりも弱くなります。実用的な帰結として、記録が公表する熱余裕は、特定の機体で巻線が到達する温度の予測ではなく、設計間の比較になり、その数値の背後の前提はメーカーに属します。

ペイロードコストとしての質量とケーブル

産業用の機体における質量は、部品の中立な性質ではありません。機体が何のためのものかを決める二つの収支、すなわちペイロードとパックからの控除です。モーター自身の質量と、それに付属するケーブルとコネクタは、どちらもその控除の一部であり、記録はそれらを別々に公表する頻度が高いため、その内訳は読み取れます。

ペイロード収支におけるモーターの取り分

推進系の質量は、ほんのわずかでもミッション全体を通じて持ち上げなければならず、それはホバリングの区間が必要とする出力を高め、パックをより速く消費します。パックから取り除いた同じ分は、蓄えられたエネルギーを失わせます。したがってこの交換は単純な罰則ではなく両面のものであり、質量の列が機械的な付録ではなく効率の列の隣に属する理由です。この一群では、その広がりは製作の性格を変えるほどに大きく、128 gの記録と1740 gの記録は一つの尺度上の二点ではなく、二つの異なる機体のクラスであり、それぞれが公表する推力が、その差を支払う価値のあるものにしています。

統合コストとしてのケーブル、コネクタ、AWG

モーターの公表重量は通常、そのケーブルとコネクタを含み、モーター単体の別の数値が公表されている場合は、その差は測定可能です。U5 KV400の記録はそれを直接示します。195 gはケーブルを含む公表重量であり、156 gはそれを除いたモーター単体の数値で、その差39 gは毎回の飛行でアームの先端で運ばれます。同じ記録はAWG 16の導体を公表し、U10 II KV100の記録は90 mmのリード線を備えたAWG 16の導体を公表しているため、ケーブルは付属品ではなくアセンブリの指定された一部です。アームを剛性のために選ぶ設計では、取り回しに必要な長さより長いリード線は、何も買わない質量です。

同じバス上のジンバルとセンサの負荷

産業用のペイロードは、別の電源から電力を取ることはまれです。ジンバル、センサ、通信リンクは通常、レギュレータまたは別のタップを通じて、推進システムと同じパックから給電されます。この構成は、推進の電流とペイロードの電流を一つのバッテリに対する二つの要求とし、推進の巻線が見る電圧は、その両方を引いた残りの電圧です。より低い抵抗とより広い公表セル窓を持つ推進系の記録は、負荷時に生じる電圧降下がより小さく、バスにレギュレータが使える余裕がより多く残るため、ペイロードのタップを置く統合の余地を広げます。したがってペイロードは電気的なデューティの一部であり、その上の乗客ではありません。

風と、保持しなければならない動作点

風は、産業用ミッションのうち飛行計画にない部分であり、産業用UAV向けBLDCモーターへの影響は、もっぱら保持点を通じたものです。突風は機体の質量やプロペラを変えませんが、ローターが生み出さなければならない推力を変え、したがってその瞬間に巻線が運ばなければならない電流を変えます。

突風余裕は電流余裕である

突風の中で位置を保持するには、ローターが推力を増す必要があり、固定されたプロペラとバスにおける推力の増加は電流で買われます。したがって突風に応答するために必要な電流は、ホバリングがすでに必要とする電流の上に積まれて引き出され、反復ミッションでは、突風の多い日は、巻線が熱限界により近い状態で過ごす時間が長くなる日です。抵抗の列と熱的な窓がともに重要である理由はそこにあります。抵抗の低い記録は、余分な突風電流をより少ない熱に変えるため、同じ突風が、機体が残りの飛行のために持つ余裕をより少なく消費します。

ピークではなく保持点が巻線を決める理由

巻線は、大半の時間で運ぶ電流によってサイズ決めされます。それが損失の蓄積する電流だからです。ピークの数値は、何かが破綻する前にモーターが短時間どれだけの電流を流せるかを記述し、それは巻線自体と同じくらい、ESCとパックによっても制限されます。産業用の用途では、この区別は学術的ではなく実用的です。公表ピークが同じ二つのモーターでも、保持点では大きく隔たることがあり、保持点で優れるほうが、反復ミッションが恩恵を受けるものです。以下のサイジング手順がデューティと保持電流から始まり、ピークの列を選択の根拠ではなく余裕の確認として扱う理由はそこにあります。

比較する産業用UAV用モーター八機種

現在産業用UAVの用途に掲載されている八つの記録を、以下に一つの仕様セットとして示します。公表最大推力の順に並べてあり、最も軽い用途から最も重い用途への段差が列そのものに見えるようにしています。すべての値はメーカーがその機種について公表した数値であり、推定したセルはありません。同じ八機種は、上の各節で論じた用途の下にまとめられているものです。

機種、ステータ構成、内部抵抗、公表セル数、最大推力、180秒最大出力、質量は、産業用UAVの用途に現在掲載されている八機種についてメーカーが公表した値であり、公表最大推力の順に並べています。最大推力と180秒出力はメーカーが各機種について公表した数値です。どちらも試験で用いたプロペラとバス電圧に依存するため、一群の中で比較できるのは、各機種自身の公表条件を記述しているという意味においてだけです。セル数は公表どおりに示しており、単一の数値は単一の公表窓を、範囲はその機種がその範囲にわたって公表されていることを意味します。質量は、メーカーがそのように公表している場合にはケーブルとコネクタを含みます。KVの列がないのは、表のすべての機種名が自身のKV値を持つためであり、外形の列がないのは、ここで述べる用途が本体寸法ではなく電気的な列に懸かっているためです。

八つが一枚のページに並ぶと、二つの読み方が際立ち、いずれも出力の列ではありません。第一は、内部抵抗が推力と同じ順序では並ばないことです。453 gのMN8017 KV120と649 gのP80 III Pin KV100はどちらも45 mΩを運ぶ一方、282 gのU8 Lite L KV110は105 mΩ、195 gのU5 KV400は116 mΩを運び、一群で最も広い数値は最小の記録に位置し、最大のものの17 mΩに対して116 mΩです。その列を下へ読むと、軽い記録が最も高い抵抗を持ち、これは軽い機体向けに設計された巻線の姿であり、表の上半分にある36N42Pの本体が低い値を持つものです。

第二は、セル数が表を中央で接する二つの半分に分けることです。四つの記録は6-14S以上向けに、四つは3-8S以下向けに公表されており、KVの値もその区分に従います。軽い側の四つは400から700 KV、重い側の四つは80から170 KVに及びます。KVはボルトあたりのシャフト回転数であるため、二つの半分は異なるパック電圧から同等のシャフト回転数に到達でき、両者を分ける数値は、それぞれが公表出力に対して引き出す電流です。一群で最大の推力を運ぶ36N42Pの記録はすべて170 KV以下で公表されており、表で最も推力の大きい二つの記録は、最も低い抵抗を持つ二つでもあり、これは持続電流のために作られた巻線の姿です。

第三の読み方は、推力が最も近くに位置する記録に関わります。U10 II KV100とU8 Lite L KV110はそれぞれ415 gと282 gで10600 gと11200 gを公表するため、600 gの推力の差は133 gのモーター質量で買われています。質量とバスの窓が異なる隣接した推力は、質量がデューティの記述ではなく梱包の結果であることを、表の中でもっとも明瞭に思い起こさせます。両者の選択は、機体が推進系にどれだけのペイロード収支を費やせるか、そしてそれぞれが回すことになっているプロペラに懸かっており、両者を隔てる600 gの推力に懸かっているのではありません。

八つの記録をプラットフォーム質量帯で読む

表は推力で並んでおり、それは候補リストにとっては正しい順序ですが、この一群が何を含むかを理解するには誤った順序です。代わりにプラットフォームで読むと、八つの記録は四つの帯に分かれ、その帯の境界はモーターではなく機体の離陸質量によって定まります。以下の推定は、公表推力を、推力対重量比2:1の四つのローター上でのおおよそのプラットフォーム質量に換算したものです。これは仕様ではなく作業上の取り決めであり、帯どうしを比較できるようにするために示しており、設計の基準となる数値として示しているのではありません。

6 kg未満の機体と軽量マルチロータの記録

この一群の軽い端は、小型カメラと測量プラットフォーム向けに作られた二つの記録が担っています。T-Motor U3 KV700 UAV用モーターはもっとも軽く128 gで、1800 gの推力と500 Wを公表する12N14P 3-4Sの記録です。T-Motor U5 KV400 UAV用モーターは195 gの12N14P 3-8Sの記録で、2850 gと850 Wを公表します。推力対重量比2:1の四つのローターでは、それらの推力の数値はプラットフォームをそれぞれおおよそ3.6 kgと5.7 kgに位置づけ、両方の記録を実務用機体の小さい端に置き、どちらも産業用ペイロードの規模には置きません。U5 KV400は二つのうち広いバスの窓を、3-4Sに対して3-8Sで覆い、この帯でモーターを変えずにパックの変更を吸収できる記録です。

10-25 kgの主力機体

この一群の中央は、産業用の用途が本格的に始まる場所であり、三つの記録がそこに位置します。T-Motor P60 Pin KV170 UAV用モーターは375 gの24N28P 6-14Sの記録で、8414 gと1800 Wを公表します。T-Motor U10 II KV100 UAV用モーターは415 gの36N42P 12Sの記録で、10600 gと1600 Wを公表します。T-Motor U8 Lite L KV110 UAV用モーターは282 gの36N42P 12Sの記録で、11200 gと2140 Wを公表します。同じ四ローターの取り決めでは、これらはプラットフォームをそれぞれおおよそ17 kg、21 kg、22 kgに位置づけます。三つは推力の帯を共有しますが用途は共有しません。P60 Pin KV170は6-14Sという最も広いバスの窓向けに公表され、一方で二つの36N42Pの記録は12Sであり、重点が本体の直径に置かれるか180秒の余裕に置かれるかが異なります。U10 II KV100は1600 Wで98.6 mmの直径を、U8 Lite L KV110は2140 Wで87.1 mmを公表しています。

25-40 kgのペイロード帯

二つの記録が中間の帯の上に位置し、それらはこの一群で抵抗が最も近い対です。T-Motor P80 III Pin KV100 UAV用モーターは649 gの36N42P 6-12Sの記録で、91.6 mmの本体で16344 gと2700 Wを公表します。T-Motor MN8017 KV120 UAV用モーターは453 gの36N42P 12Sの記録で、87.8 mmの本体で16841 gと3180 Wを公表します。どちらも45 mΩを運び、四ローターの取り決めではプラットフォームをそれぞれおおよそ33 kgと34 kgに位置づけます。この対はこの帯が行う交換を示します。P80 III Pin KV100はより重く公表出力がより低い記録であり、MN8017 KV120は196 g軽い本体から497 gの推力と480 Wを多く返すため、両者は持ち上げられる量よりも、それを行いながら運ぶコストにおいて異なります。

40 kg超と最も広いバスの窓

この一群で最大の記録は、他の七つから大きく離れて位置します。T-Motor U15 II KV80 UAV用モーターは1740 gの36N42Pの記録で、12-24S向けに公表され、推力を36500 g、180秒出力を8580 W、内部抵抗を17 mΩ（一群で最も低い）としています。同じ取り決めでは、プラットフォームをおおよそ73 kgに位置づけ、これは他の七つのペイロード規模を超えており、機体がカメラプラットフォームではなく揚重機になる領域に入ります。その12-24Sの窓は一群で最も広くもあり、所与のシャフト出力に対して引き出す電流をモーターではなくパックが定められることを意味し、これが反復用途の重い端で役立つ性質です。

最も新しい二つの記録：MN8017 KV120とU10 II KV100

八つの記録のうち二つはごく最近プラットフォームに追加され、どちらもこの一群が他に埋めていない位置にあります。どちらも、すでにある記録のわずかな変種ではありません。一方はこの推力水準で公表された最も軽い36N42Pの本体であり、他方は10000 gを超える中で最も直径の小さい記録です。

MN8017 KV120：453 gの36N42P

T-Motor MN8017 KV120 UAV用モーターは、87.8 mmの本体と34.5 mmの全長を持つ453 gの36N42Pの記録で、12S向けに、最大推力16841 g、180秒出力3180 W、180秒電流68.6 Aで公表されています。内部抵抗は45 mΩで、公表されている無負荷電流は24 Vで1.8 Aです。649 gの本体から2700 Wで同等の推力に達するP80 III Pin KV100と比べると、MN8017 KV120は同じ揚力帯へのより軽い道であり、その36N42Pステータは一群で最も重い二つの記録が使うのと同じ構成です。この記録は内径のシャフト寸法を掲げますが外径のシャフト寸法は掲げていないため、シャフトを中心に設計したマウントは、表ではなくメーカーの図面と照合すべきです。

U10 II KV100：415 gで98.6 mmの外形

T-Motor U10 II KV100 UAV用モーターは、98.6 mmの本体と33.1 mmの全長を持つ415 gの36N42Pの記録で、12S向けに、最大推力10600 g、180秒出力1600 W、ピーク電流32.4 Aで公表されています。内部抵抗は101 mΩで、90 mmのリード線と15 mmのシャフトにAWG 16の導体を備え、公表されている無負荷電流は18 Vで1 Aです。282 gの本体からわずかに高い推力に達するU8 Lite L KV110に対して、U10 II KV100は133 gの質量と180秒出力540 Wを、11.5 mm分の本体直径と引き換えにします。より広い本体は、マウントやブームのクリアランスがそれを中心に設計される性質です。

産業用モーターが働く場所

以下の三つの用途は、この一群の記録が最も頻繁に照らして仕様化されるものであり、それぞれが列を異なる順序で読みます。ここでは製品としてではなく用途として記述します。モーターはミッションプロファイルの後に選ばれるものであり、その前に選ばれるものではないからです。

送電線と設備の点検

点検用の機体は、制御された離隔距離で線状の設備に沿って飛行し、センサが記録する間、位置を保持します。用途は低速の並進を伴うほぼ連続的なホバリングに近く、保持点を仕様の中心に置きます。ペイロードは通常、点検対象の構造物からの突風に姿勢が耐えなければならない安定化カメラです。この組み合わせは、点検用UAVの用途が独自の機種群を配置する一群の中央の帯と、突風電流を熱的なコストにしない抵抗を持つ記録を指し示します。

測量、マッピング、警備巡回

測量や巡回のミッションは、点検ミッションよりも飛行時間のうち前進飛行に費やす割合が大きいため、用途は同じペイロード統合を保ちながら、包絡の巡航側へ移ります。帰結として、ここではピークの数値よりもセル窓が重要になります。より広い公表窓は、機体が引き出せる最大電流ではなくミッションの継続時間に合わせてパックをサイズ決めできるようにするからです。この一群で6-14Sと12-24S向けに公表された記録がその余地を与えるものであり、空撮用UAVの用途は、ペイロードがマッピングセンサではなくカメラである同じ機種を集めています。

農業と物流の機体

農業用の機体はセンサではなくタンクを運び、タンクが空になるにつれて負荷が飛行中に変化するため、ローターが生み出さなければならない推力は離陸から着陸にかけて低下します。したがって用途は前方荷重かつ反復的で、各ソーティーの開始時に高い推力要求があり、終了時にはより低くなり、機体は通常、整地されていない地面から飛ばされます。最も広いバスの窓と最も高い180秒出力で公表された記録がそのパターンに最もよく合い、農業用UAVの用途はそれ向けに仕様化された機種を列挙しています。長時間飛行UAVの用途は、要求が負荷ではなく継続時間である同じ機体を扱います。

産業用UAV向けBLDCモーターの選定：サイジング手順

以下の手順は、上の各節を産業用UAV向けの三つの段階に変えるものであり、順序は内容と同じくらい重要です。各段階が、次の段階を適用する前に一群を絞り込み、最終的な比較が、その差が意味を持つほどにすでに近い記録どうしの間で行われるようにします。

まずミッションのデューティを確定する

ミッションを継続時間ではなくプロファイルとして書き出します。位置保持に費やす飛行の割合、前進飛行に費やす割合、一日のソーティー数、そして機体が安定化しなければならないペイロードです。そのプロファイルから、保持点での電流を、巻線をサイズ決めする基準の数値とし、上昇に必要な推力を、選択の根拠ではなく余裕の確認として扱います。候補の180秒出力は、ミッションを割る定格としてではなく、そのプロファイル下での余裕についての記述として読まれます。

次に電気的な包絡とパック

KVより先にバスを選びます。セル数とKVの値は、掛け合わさって初めてシャフト回転数を意味するからです。より広い公表セル窓は、機体に電流とパック質量を交換する余地をより多く与え、この一群で6-14Sと12-24S向けに公表された記録が最も多くの余地を残すものです。次に、抵抗の列を用途が含意する電流に照らして読みます。ミッション全体にわたって続く損失こそが、パックが連続的に支払うものだからです。

最後に外形、マウント、記録

電気的な候補が絞られたら、残りは機械的な列が決めます。本体直径とブームのクリアランス、質量とペイロード収支、そしてケーブル長と線径と、機体が実際に必要とする取り回しです。最後に、各記録が未解決のままにしているものを確認します。一群の一部についてのみ公表された連続電流、二つではなく一つの値として公表されたシャフト寸法、そして機体ではなくメーカーの試験台に属する熱的な前提は、いずれもメーカーのドキュメントへの問いであり、製作の後よりも前に提起するほうがよいものです。

よくある質問

公式リソース

T-Motorは、各ユニットについて仕様表を備えた公式製品ページを公開しており、それらのページは本ガイドで引用したすべての数値の一次情報源であり続けます。例えばU3 KV700 製品ページ、U5 KV400 製品ページ、P60 Pin KV170 製品ページ、P80 III Pin KV100 製品ページ、U8 Lite L KV110 製品ページ、U10 II KV100 製品ページ、MN8017 KV120 製品ページ、そしてU15 II KV80 製品ページです。上の表の構成、抵抗、セル数、推力、出力、電流、質量の数値は、それらのページが各機種について公表している値です。記録が持たない機種の連続電流、単一の値として公表されたシャフト寸法、あるいは180秒の数値の背後にある熱的な前提は、仕様表から導ける値ではなく、メーカーのドキュメントへの問いです。

次のステップ

読むためではなく候補を絞るためには、プラットフォーム上の三つのツールが順に働きます。UAV用モーターカテゴリ全体を探索して、ここに挙げた八つの記録をNavigatorやヘビーリフトの機種と並べて確認し、製品選定でセル数、質量、公表出力によって絞り込み、次に製品比較で候補を互いに突き合わせます。産業用UAVの用途ページには、同じ用途が独自のフィルタ属性とともに掲載されており、T-Motorのメーカーページは、これらの記録の背後の全ラインナップを集めています。

さらに三つの記事が、産業用の用途では決着しない主題の部分を扱っています。UAV用モーター：機体にKV、推力、質量を合わせるは、ここで比較した産業用の帯の外側にある用途向けのPシリーズやヘビーリフトの記録を含む、より広い空中推進の全体像を扱います。長時間航続UAV向けのBLDCモーター：効率、質量、バス電圧は、プロペラ、KV、セル数という同じ連鎖を取り上げ、デューティサイクルではなく継続時間を統治要件として適用します。ヘビーリフトドローン用モーター：T-Motorの3つの選択肢、2.85 kg-101 kgの推力は、同じ用途の揚力端を扱い、そこでは機体が数キログラム規模の持続推力に対して仕様化されます。

要点を短く言えば、まずミッションプロファイルを確定することです。位置保持に費やす飛行の割合が、巻線をサイズ決めする基準となる電流を定めるからです。次にKVより先にバスを選ぶことです。両者はともに初めてシャフト回転数を意味し、電流を決めるのはバスだからです。そして最後に巻線を保持電流に照らして読むことです。180秒出力の数値は定格ではなく熱的な窓だからです。この一群の中では、その順序が、推力3000 g未満の二つの記録を中間の帯の三つから、そしてそれら両方を、二つの重い記録と12-24S向けに公表された単一の記録から分けます。それは個々の機種を互いに比較検討する前のことです。