UAV用モータに求められることは一つです。ミッションが必要とする時間だけ機体を滞空させられる効率で、プロペラを回すことです。推進システムの他の要素、ESC、プロペラのピッチ、バッテリパックはいずれもそれを中心に選ばれます。そのため、モータの候補選びは通常、推力と質量から始まり、KV、ステータ構成、巻線抵抗で絞り込まれます。
このガイドでは、アウトランナー型推進モータの仕様の読み方、設計判断を実際に変える数値、そして現在ToBMSのUAV用モーターカテゴリに掲載されているモデルのうち十三機種の比較を扱います。以下の数値はすべてToBMSの製品データまたはメーカーの公表仕様から取得したものであり、推測値は含まれていません。
要点
UAV推進用モータは、プロペラ径とバッテリ電圧に合わせてKVを選定するアウターロータ型ブラシレスモータです。ステータ構成と巻線抵抗は、過熱せずに電流をどれだけ推力に変えられるかを決定し、シャフトと取り付けパターンは機体に搭載できるかどうかを決定します。選定は通常一方向に進みます。プロペラとパック電圧を固定し、メーカーの試験データから推力と電流を読み取り、その動作点にKV、質量、最大出力が合うモータを選びます。マルチロータでは質量が二重に効きます。バッテリやセンサに回せない積載量になるからです。
UAV用モータ選定を実際に左右する要素
以下に挙げるデータシートの項目が結果を変えるものであり、残りは派生項目です。
KVと、それが回すプロペラ
KVは速度定数であり、おおむね無負荷時に印加した電圧に対してモータがどれだけ速く回るかを示す値です。品質を示す数値ではなく、KVが高いからといって優れたモータというわけではありません。KVが決めるのは、電圧、プロペラ負荷、消費電流の関係です。セル数の多い構成で低KVのモータを使えば、大きなプロペラを低速かつ効率的に回せます。一方、セル数の少ない構成で高KVのモータを使えば、小さなプロペラを高速で回します。KVを機体に合わせるには、通常セル数とプロペラを先に決め、KVをその二つをつなぐ橋として扱います。
ステータ構成: 12N14P, 18N24P, 24N28P, 36N42P
ステータの表記はスロット数と極数を示します。12スロットに14磁石、36スロットに42磁石といった具合です。一般にスロット数と極数が多いほどトルクの出方が滑らかになり、所与の回転に対するコギングの刻みが小さくなります。これは大型で低速なプロペラや、低KV寄りの機種に適しています。一方で極数を増やすと、所与の機械的回転速度においてESCが転流しなければならない電気的周波数も上がるため、極数の多い領域へ設計を移す際にはESCのタイミングと最大電気的rpmを確認する必要があります。
内部抵抗と効率
巻線抵抗は、入力した電力のうちどれだけが推力ではなく熱になるかを決めます。また、サイズによる変化が大きい数値でもあります。ここで扱う機種は、U15 IIとU15XLで17 mΩから、最小のNavigatorユニットで194 mΩまであります。質量が同程度の二つのモータで数十ミリオームの差があれば、同じ電流では一般に抵抗の低いほうが低温で動作します。まさにこの余裕が、所与のバッテリで長時間のミッションをこなせるかどうかを分けます。
最大出力と180 sの枠組み
このカテゴリの最大出力は180秒の枠で示されています。これは連続定格ではなく短時間定格であり、そうなっているのはマルチロータの動作がホバリングに支配されているためです。飛行時間の大半は部分スロットルで過ごし、上限に達するのは上昇、風への対抗、急な姿勢回復のときだけです。実際のホバリング点での電流を確認せずに最大出力だけで機体を設計すると、モータが高温になり飛行時間が短くなるという結果を招きがちです。連続電流値が公表されている場合は、以下の比較表に別途記載しています。
シャフト、取り付け、ケーブル
シャフト径と取り付けパターンは、見落とすと優れたモータを使いものにならなくしてしまう仕様です。ここで扱う農業用および大型機向けの機種は、高トルクのプロペラアダプタ向けにピンまたは大径のシャフトマウントを採用しています。小型の空撮用ユニットは4 mmシャフトと一般的なプロペラマウントです。ESCをハブではなくアームに置く機体では、ケーブルの長さと線径が重要になります。掲載されている機種にはケーブル長が80から600 mmのものがいくつかあり、ケーブルを除いた質量も別途示されています。機体の質量収支と比較するには、後者の数値を使うのが適切です。
推力と動作点
推力はモータ単体の性質ではなく、モータ、プロペラ、電圧の組み合わせで決まる性質です。だからこそ、仕様書のどの単一の数値よりもメーカーの試験表のほうが役に立ちます。ToBMSの概要テキストには、公表されている推力が入手できた範囲で記録されており、それらの数値は一つの範囲にまとめるのではなく、以下で機種ごとに引用しています。
UAV用モータ十三機種の比較
この表は、現在UAV用モーターカテゴリに掲載されている推進用モータのうち十三機を、質量の小さい順に並べたものです。最大出力はメーカーの180秒の数値、内部抵抗は公表されている相の値です。
| モデル | ステータ | 最大出力 180 s | 内部抵抗 | シャフト径 | 質量 |
|---|---|---|---|---|---|
| MN4006 KV380 | 18N24P | 380 W | 194 mΩ | 記載なし | 68 g |
| MN3110 KV470 | 12N14P | 330 W | 135 mΩ | 4 mm | 98 g |
| MN3510 KV360 | 12N14P | 330 W | 188 mΩ | 4 mm | 117 g |
| U3 KV700 | 12N14P | 500 W | 50 mΩ | 記載なし | 128 g |
| MN5008 KV340 | 24N28P | 760 W | 55 mΩ | 6 mm | 135 g |
| MN4014 KV400 | 18N24P | 900 W | 67 mΩ | 4 mm | 171 g |
| U5 KV400 | 12N14P | 850 W | 116 mΩ | 5 mm | 195 g |
| U8 Lite L KV110 | 36N42P | 2140 W | 105 mΩ | 15 mm | 282 g |
| P60 Pin KV170 | 24N28P | 1800 W | 80 mΩ | 記載なし | 375 g |
| P80 III Pin KV100 | 36N42P | 2700 W | 45 mΩ | 記載なし | 649 g |
| U15 II KV80 | 36N42P | 8580 W | 17 mΩ | 20 mm | 1740 g |
| U15XL KV38 | 36N42P | 記載なし | 17 mΩ | 25 mm | 4408 g |
| U15XXL KV29 | 36N42P | 記載なし | 20 mΩ | 25 mm | 5130 g |
ステータ構成、180秒の最大出力、内部抵抗、シャフト径、質量はいずれもメーカー公表値です。ToBMSの記録に値がないシャフト径は、図面から推測するのではなく「記載なし」と示しています。
二つのまとまりが見て取れます。300 g未満は12N14Pから24N28Pの空撮用および汎用ユニットで、抵抗は50から194 mΩ、質量は200 g未満です。600 gを超えるとすべて36N42P、つまり同じ構成をスケールアップしたものであり、抵抗ははるかに低く、出力はキロワット域に達します。この二つのグループの間でステータ構成が階段状に変わるのは偶然ではありません。大きなプロペラを許容できるトルクリップルで低速回転させるには、この構成が必要になるからです。
ここで役に立つ比率はピーク対質量ではなく、抵抗対質量と公表されている推力の値です。例えばU3 KV700は128 g、3-4Sで最大1.8 kgの推力と記載され、MN3110 KV470は98 gで1.2 kg、MN3510 KV360は117 gで1.9 kgに達します。この三つを並べて読むことで、質量収支が推進系の決定に変わります。そして、測定に使われたプロペラとセル数が分からなければ、どれも順位付けできません。
Navigatorシリーズ: MN3110、MN3510、MN4006、MN4014、MN5008
Navigatorシリーズは、このカテゴリの空撮および軽工業向けの領域にあたり、ToBMSで公表推力データが多いグループです。
MN3110 KV470 と MN3510 KV360
このMN3110 KV470は98 gの12N14Pモータで、3-6Sで最大1.2 kgの推力と330 Wの最大出力、4 mmシャフト、600 mmのケーブルが記載されています。ケーブルを除いた質量は80 gと別途示されており、質量収支にはこの数値を使います。一方、MN3510 KV360は117 g、330 Wへと移行し、3-6Sでの公表推力は1.9 kgと高くなります。この二つは、KVをプロペラをまたいで比較できない理由を示しています。KVが低く直径が大きいモータのほうが、重い機体を支えられるのです。
T-Motor自身のリリース映像で、MN3110、MN3510、MN4006、MN4014、MN5008、すなわちこのカテゴリのNavigator五機種を取り上げています。68 gの空撮用モータと、同じファミリの171 gのユニットが物理的にどう違うのかを短時間で確認できる内容です。
ToBMSの動画ページYouTubeで視聴するMN4006 KV380、MN4014 KV400、MN5008 KV340
このMN4006 KV380は、このカテゴリで質量が最小となる68 gのモータで、4-6Sで最大出力380 W、ピーク電流16 Aです。シャフト径は、プロペラアダプタを手配する前にメーカーの図面と照合すべきです。寸法の読み違い一つで製作が止まることもあるためです。MN4014 KV400はファミリの中間で171 g、900 W、4-8Sで最大3.3 kgの推力です。一方、MN5008 KV340は24N28Pステータと6 mmシャフトを採用し、6Sで760 W、ピーク電流35 Aです。主にホバリングする機体で24N28P構成を選ぶのは意図的な選択です。極数を増やすと一般に、飛行中にモータが過ごす低速域でトルクが滑らかになり、コギングが小さくなるからです。
Uシリーズ: U3 KV700 と U5 KV400
Uシリーズのモータは汎用のマルチロータ向けユニットであり、どちらも12N14P設計です。
U3 KV700: 軽量な機体、高KV
このU3 KV700は128 gのモータで、3-4Sで最大1.8 kgの推力と500 Wの最大出力、連続電流25 A、ケーブル長600 mmが記載されています。ToBMSの概要では、効率的な冷却を備えた12N14Pステータで、産業用および農業用の機体を対象としていると説明されています。もっとも、このKVと質量では実際には中小サイズのマルチロータ向けユニットであり、500 Wは180秒定格であるため、選定の基準にすべきは連続電流の値です。
U5 KV400: より広い電圧範囲
このU5 KV400は二つのうち柔軟性が高い機種で、195 g、最大出力850 W、3-8Sに対応し、5 mmシャフト、内部抵抗116 mΩです。連続30 Aという値と3-8Sの範囲により、複数のバッテリ構成で運用される機体の候補になります。試作機をまず小型バッテリで飛ばし、その後量産用バッテリに移行するという要件はよくあります。
大型・有人クラス: U8 Lite L、U15 II、U15XL、U15XXL
280 gを超えると、このカテゴリの性格が変わります。低KVで高い推力を得るための36N42Pモータになり、シャフトは数十ミリメートル単位になり、電流値は電源分配の設計を支配するほどになります。
U8 Lite L KV110
このU8 Lite L KV110は質量282 gで、12Sバスにおいて最大出力2140 W、公表推力11.2 kgを実現し、ピーク時には最大45.8 Aを消費します。内部抵抗は105 mΩです。ToBMSの概要には1000時間の耐用時間が記載されています。これはこの表の他の項目とは種類の異なる仕様であり、注目に値します。点検や測量の機体では、整備間隔は脚注ではなくコストの項目になるからです。この質量で15 mmシャフトという点も、マウントが支えるべきプロペラ荷重の大きさを示しています。
U15 II KV80、U15XL KV38、U15XXL KV29
この三つは151 mmクラスのステータと36N42P構成を共有し、主にKV、質量、電流が異なります。U15 II KV80は1740 gと質量が最小で、12-24Sで最大出力8580 W、公表推力36.5 kgです。U15XL KV38は4408 gへと移行し、ピーク電流は180 Aで、24Sにおいて最大81 kgの推力が記載されています。U15XXL KV29は5130 g、ピーク210 Aに達し、公表推力は100 kgです。
このクラスの電流では、モータはもはや設計上の制限要素ではありません。コネクタの定格、ケーブルの断面積、バッテリのCレートをモータと一体的に選定する必要があります。17、20 mΩという抵抗値は、200 Aでも損失を管理できるように巻線がどれほど密に巻かれているかを示しており、ESCを見直さずに低電流の機種へ単純に置き換えることができない理由でもあります。
農業用・高ペイロード: P60 Pin と P80 III Pin
Pシリーズは散布ドローン向けの領域であり、モータは連続した機動のなかで、重く不釣り合いな負荷を支え続ける必要があります。
P60 Pin KV170
このP60 Pin KV170は375 gの24N28Pモータで、6-14Sで最大出力1800 W、内部抵抗80 mΩ、連続電流定格38 Aです。ToBMSの概要では、大型プロペラを回す農業用マルチロータを対象としています。ピンマウントを採用しているため、小さなねじ付きシャフトに頼らずに高トルクのプロペラアダプタを取り付けられます。
P80 III Pin KV100
このP80 III Pin KV100はPシリーズで最大となる649 gのユニットで、36N42Pステータと2700 Wの最大出力を備えます。ピーク電流は農業グループで高い値となる60 Aで、巻線抵抗は45 mΩです。この質量に対しては低い値であり、巻線温度が際限なく上昇することなく2700 Wの枠を維持できる理由でもあります。ToBMSの概要では、重量のある散布ペイロード向けに大型プロペラを駆動すると説明されています。これは連続負荷と絶え間ない姿勢修正が組み合わさる動作です。
機体ごとに選ぶモータ
ToBMSでは、これらのモータは一貫した用途に対応づけられており、どの仕様が支配的になるかは用途によって決まります。
空撮、点検、産業用マルチロータ
空撮、点検、産業用、長時間航続の機体がこのカテゴリに含まれます。ここでは効率と低振動が支配的です。ジンバルは、推進システムがフレームに伝える揺れを相殺しなければならないからです。内部抵抗とステータ構成が、ピーク推力より重要になります。
農業、大型運搬、有人プラットフォーム
農業用UAV、大型運搬ドローン、有人航空機の推進システムでは、推力と信頼性が前面に出ます。この領域では、連続電流定格、シャフトと取り付けインターフェース、そして繰り返される出動における熱的挙動が実際の限界を決めます。公表されている180秒の出力値は、常用定格ではなく過渡値として読む必要があります。そのうち最後の有人プラットフォームのグループを担う U15 II、U15XL、U15XXL の三機種は、有人プラットフォームならではのトレードオフを含めて 有人機推進システム向けモーター選定：T-Motor U15 三機種の比較 で直接比較しています。
選定チェックリスト
推進用モータは、機体の開発が進んでからでは変更が難しいため、アームの形状とESCを決める前にこれらの確認を行う価値があります。
機体と動作点
- まずプロペラとセル数を決め、フルスロットルではなくホバリング点でメーカーの推力と電流の表を読み取ります。
- ホバリング電流を連続電流定格と照合し、最大出力の値は180秒の枠として扱います。
- ケーブルを含む推進系の総質量を計算し、機体が搭載できるペイロードとバッテリ質量と比較します。
- ホバリングだけでなく、風への対抗と制御された降下に必要な推力の余裕を確認します。
電気的・機械的な組み込み
- KV、極数、最高回転速度をESCの転流限界とタイミング要件に合わせます。
- 巻線抵抗と最大電流を、バッテリ、コネクタ、ケーブルの断面積と照合します。
- プロペラを手配する前に、シャフト径、取り付けパターン、アダプタの互換性を確認します。
- ESCをアームのどこに置くかに応じてケーブル長と経路を確認し、ケーブルを除いた質量の値が公表されている場合はその数値を使います。
よくある質問
QKVが高いほど出力の大きいモータになりますか。
いいえ。KVは速度定数であり、無負荷時に印加した電圧あたりでモータがどれだけ速く回るかを示すものです。発生できるトルクや推力を示すものではありません。セル数の少ない構成で高KVのモータを使えば小さなプロペラを高速で回し、セル数の多い構成で低KVのモータを使えば大きなプロペラを低速で回します。実用推力を決めるのは、KV、プロペラ、電圧、そしてモータの電流能力の組み合わせです。このカテゴリでは、高いKV（U3の700）は128 gの汎用ユニットのものであり、質量と出力の大きいモータは29から80 KVで動作します。
Q180秒の最大出力定格は何を意味しますか。
これはメーカーが公表している短時間定格であり、連続定格ではありません。マルチロータの動作は大部分が部分スロットルでのホバリングであり、フルパワーが必要になるのは上昇、風への対抗、姿勢回復のときだけです。したがって、180秒という枠はバースト時の条件を現実的に表したものです。実際のホバリング点での電流を連続定格と照合せずに、この数値だけで機体を設計すると、モータが高温になり飛行時間が短くなる結果につながります。
Q大型のUAV用モータが36N42Pステータを採用するのはなぜですか。
スロット数と極数は、トルクの滑らかさとコギングに影響します。一般にスロット数と極数が多いほどトルクが滑らかになり、コギングの刻みが小さくなります。これは、振動が機体やカメラのペイロードに伝わる大型で低速回転のプロペラに適しています。その代償となるのが電気的周波数です。所与の機械的回転速度で極数を増やすと転流周波数が高くなるため、ESCのタイミングと最大電気的回転速度を確認する必要があります。このカテゴリでは、600 gを超えるモータはすべて36N42Pであり、200 g未満のユニットは12N14Pから24N28Pです。
Q内部抵抗はどの程度重要ですか。
入力した電力のうちどれだけが推力ではなく熱になるかを決めるため、効率と、所与の電流でモータがどれほど高温になるかの両方に直接影響します。このカテゴリの機種は、U15 IIとU15XLで17 mΩから、最小のNavigatorユニットで194 mΩまであります。他の条件が同程度であれば、抵抗の低いモータのほうが同じ推力で低温動作するのが一般的です。この余裕が、所与のバッテリでの長時間飛行を可能にします。
QPシリーズとMNシリーズの違いは何ですか。
同じファミリの中で担う役割が異なります。Navigator MNシリーズは68 gの空撮用モータから171 gのユニットまでがあり、公表推力は1.2から3.3 kg程度、ステータは12N14Pから24N28Pです。Pシリーズは高出力の農業用領域を担います。P60 Pin KV170とP80 III Pin KV100は24N28Pと36N42Pのステータを採用し、大型プロペラアダプタ向けのピンマウントを備えています。公表出力はそれぞれ1800 Wと2700 Wです。
QU15 II、U15XL、U15XXLはどのように選べばよいですか。
質量ではなく、推力の要件と電流の収支で選びます。三つはいずれも151 mmクラスの36N42P設計を共有しています。U15 II KV80は1740 gで公表推力36.5 kg、最大出力8580 W、U15XL KV38は4408 gでピーク180 A、最大81 kgの推力、U15XXL KV29は5130 gでピーク210 A、最大100 kgです。100 Aを超えるあたりからは、コネクタ、ケーブルの線径、バッテリのCレートをモータと一体的に選定する必要があります。
公式リソース
T-Motorは、U、MN、P、ATの各レンジを網羅した製品カタログを公開しており、各機種には完全な仕様、推力表、図面を備えた公式製品ページがあります。例えばT-Motor公式サイトです。推力データ、巻線仕様、プロペラの推奨については、引き続きメーカーが一次情報源です。ToBMSは、検索と比較ができる発見の場を維持しています。
次のステップ
調査ではなく候補の絞り込みが目的であれば、プラットフォーム上の三つのツールを順に使うのが近道です。すべての機種と仕様を並べて確認するにはUAV用モーターカテゴリ全体を探索し、製品選定でKV、質量、出力によって候補を絞り込み、製品比較で互いに比較します。揚力のための推進ではなく、レースや固定翼の用途を中心に据えた機体については、ドローン用モーターカテゴリがその範囲を別に扱っています。
要点をまとめると、プロペラとパック電圧を固定し、ホバリング点での推力と電流を読み取り、180秒のピークではなく連続電流を基準に選定し、質量、シャフト、取り付けを機体と照合します。ケーブル長、アダプタの種類、ESCのタイミングなど、それ以外の要素はこの四つの決定の下流にあります。
