Motores BLDC para UAV industrial: regime, redundância e carga útil

Um Motor BLDC para UAV industrial é escolhido por uma tarefa que se repete, e não por um voo único, e os oito registros atualmente listados sob o regime UAV industrial mostram o quanto as duas formas de ler uma especificação podem ficar distantes. Ao longo do grupo, o KV vai de 80 a 700, a massa publicada de 128 g a 1740 g, a resistência interna de 17 mΩ a 116 mΩ, o empuxo máximo de 1800 g a 36500 g e a potência publicada de 180 segundos de 500 W a 8580 W. Essa dispersão tem de cobrir uma aeronave de levantamento sub-quilograma em uma extremidade e uma plataforma que carrega dezenas de quilogramas de sensor e pacote na outra, de modo que a pergunta útil não é qual registro publica o maior número, mas qual deles mantém a sua corrente, a sua temperatura e a sua margem de empuxo ao longo de todo o perfil de missão em torno do qual a aeronave é construída. Este guia lê os oito registros à luz dessa pergunta, e o mesmo conjunto de modelos é reunido na página de aplicação UAV industrial.

Resposta rápida

Uma aeronave industrial não passa a sua vida no ponto sobre o qual o seu painel de especificações mais chama a atenção. Ela ergue uma carga útil, se estabiliza e então mantém uma posição por minutos seguidos, várias vezes ao dia, enquanto a aeronave permanecer em serviço. A consequência elétrica é que a corrente drenada no ponto de pairado é paga continuamente ao longo de toda a missão, enquanto a corrente de pico dura segundos. Uma lista de candidatos escrita contra uma coluna de pico responde, portanto, a uma pergunta que a aeronave faz raramente, e deixa sem resposta a pergunta que ela faz o tempo todo.

Três propriedades sustentam esse regime, e os registros abaixo as publicam de forma desigual. A resistência interna é o coeficiente da perda no cobre, que é a perda que percorre toda a missão, e não em surtos. A janela publicada de número de células é o que decide a corrente que o enrolamento tem de conduzir para uma dada potência de eixo, e um barramento mais alto baixa essa corrente. A potência publicada de 180 segundos é uma janela térmica, e não uma classificação contínua, e o melhor é lê-la como um sinal de margem entre candidatos de regime semelhante, e não como um número a dividir na energia do pacote.

Os oito registros se dividem primeiro pelo empuxo que publicam e depois pelo barramento para o qual são publicados. Quatro deles ficam abaixo de 3000 g de empuxo publicado e quatro acima de 8000 g, e os valores de KV seguem a mesma divisão: os registros mais leves são publicados em 400 KV e 700 KV em 3-8S ou menos, enquanto todo registro acima de 8000 g é publicado em 170 KV ou menos em 6S ou mais. Essa divisão é o que as seções abaixo desmontam, primeiro como um perfil de missão, depois como um conjunto de faixas de massa de plataforma e, por fim, como uma sequência de decisões.

O que uma missão industrial exige de um motor

Em um UAV industrial, a missão é um regime antes de ser uma especificação, e a diferença entre ela e um voo de lazer é uma diferença de repetição, e não de tamanho. Uma aeronave voada algumas vezes por prazer e uma aeronave voada várias vezes ao dia para uma utilidade compartilham a mesma física, mas não a mesma economia de falha, e a segunda é o caso que os registros abaixo têm de responder.

Repetição, e não um voo único

A característica que distingue um regime industrial é que a mesma missão é voada de novo, e depois de novo, com curtos intervalos em terra entre os sorties. Isso importa para o motor porque o comportamento térmico é um estado, e não um evento: um enrolamento que atinge uma dada temperatura em um voo começa o voo seguinte a partir da temperatura que reteve, e uma aeronave que faz quatro sorties em uma tarde submete o isolamento e os rolamentos a uma carga acumulada que um voo único não produz. Os registros publicados aqui descrevem limites térmicos ao longo de uma janela definida, e não um perfil de regime, de modo que a leitura honesta é comparativa: um registro publicado para uma potência de 180 segundos mais alta carrega mais margem térmica para uma missão repetida do que um publicado para menos, no mesmo regime.

Carga útil que precisa sobreviver à missão inteira

Uma câmera, uma unidade lidar ou um sensor multiespectral precisa ser mantido em uma atitude estável durante todo um voo, e a estabilidade é uma propriedade elétrica antes de ser uma propriedade mecânica. A manutenção de posição é um laço de controle que corrige com empuxo, e o empuxo é produzido com corrente, de modo que uma rajada ou um deslocamento da carga útil é respondido por um degrau de corrente no enrolamento. Um registro de propulsão com menor resistência responde a esse degrau com menos perda no cobre, o que mantém o ponto de operação mais próximo de onde ele estava e reduz o transiente que o controlador de atitude tem de gastar energia corrigindo. A sobrevivência da carga útil e a resistência do enrolamento estão, portanto, ligadas pelo laço de corrente, e não apenas pela aeronave.

O que a aeronave tolera em um motor

Os registros deste grupo vão de 128 g a 1740 g e de um corpo de 41.8 mm a um de 147.5 mm, e essas duas faixas são restrições de empacotamento tanto quanto de desempenho. Um braço tem uma rigidez à flexão que cai à medida que o comprimento cresce, uma fixação de motor tem um padrão de parafusos que a aeronave precisa oferecer, e um outrunner mais pesado na extremidade de um braço desloca as propriedades inerciais que o controlador de voo tem de modelar. As colunas de massa e de envelope não são decoração ao lado das elétricas; em uma missão repetida, elas determinam quanto do braço pode ser construído para rigidez, e não para a carga que o próprio motor impõe.

Ciclo de trabalho: o número no qual a aeronave de fato opera

Um ciclo de trabalho é a parcela da missão que cada ponto de operação representa, e em uma aeronave industrial ele é dominado pelo segmento que produz menos espetáculo. O pairado não é a parte interessante de um voo de se assistir, mas é a parte que o pacote paga, e é o segmento sobre o qual a escolha do Motor BLDC para UAV industrial é de fato feita.

Parcela de pairado contra parcela de cruzeiro

Em uma aeronave sustentada por rotores, o segmento de pairado carrega todo o peso da aeronave apenas com empuxo, sem uma asa para dividir a carga, e em uma missão de inspeção ou de manutenção de posição esse segmento é a maior parte do voo. Em uma missão de levantamento, a divisão se desloca para uma perna à frente, mas a perna à frente em um multirrotor ainda é voada com um alto ângulo de ataque nos mesmos rotores, de modo que a redução de corrente é menor do que a mudança de velocidade no ar sugere. A leitura prática é que o ponto de manutenção de posição, e não o ponto de empuxo máximo, é o ponto de operação pelo qual o pacote é dimensionado, e toda coluna que descreve a eficiência nesse ponto vale mais do que uma coluna que descreve o teto.

Subida repetida, e não um pico único

Uma aeronave utilitária sobe até a altitude de trabalho, desce para trocar uma bateria e repete. Cada subida é um evento de alta corrente de dezenas de segundos, e ao longo de um dia de trabalho o número desses eventos chega às dezenas. Esse padrão fica entre as duas condições que um painel de especificações descreve: é muito mais longo do que o evento instantâneo que um número de corrente de pico cobre, e muito mais curto do que o estado estacionário que uma classificação contínua implica. É também a razão pela qual um registro publicado para uma corrente contínua mais alta vale mais para esse regime do que um registro publicado para um pico mais alto, porque a subida que se repete ao longo do dia é o que se acumula.

Por que uma coluna de 180 s não pode substituir um regime

A potência publicada de 180 segundos é a potência que um motor consegue absorver por 180 segundos antes de o seu enrolamento atingir o limite de temperatura definido pela sua classe de isolamento e pela sua fixação. É uma janela e uma convenção, e não uma classificação que o motor sustenta indefinidamente, e é publicada na própria condição de teste do fabricante, e não na condição de pairado da aeronave. A sua utilidade é comparativa: um registro publicado em 3180 W carrega mais margem de corrente do que um publicado em 1600 W quando os dois são comparados no mesmo regime, e essa margem é o que uma carga útil mais pesada ou um dia mais quente consome. Não é um número pelo qual um orçamento de energia do pacote é dividido, porque a conversão de energia armazenada em tempo no ar passa pela corrente no ponto de manutenção de posição.

Redundância: a margem de empuxo que um multirrotor paga

A margem de empuxo que um Motor BLDC para UAV industrial tem de carregar é uma propriedade que uma aeronave de asa fixa ou um helicóptero não têm: após a perda de uma unidade de propulsão, o multirrotor pode permanecer controlável, desde que as unidades restantes tenham empuxo de reserva. Essa reserva é comprada com massa de motor e de pacote, e é a segunda restrição que separa uma especificação industrial de uma recreativa.

O que acontece quando um motor para

Em uma aeronave de seis rotores, a perda de uma unidade de propulsão deixa cinco unidades para carregar a aeronave, de modo que as unidades restantes têm de produzir cerca de 6/5 da sua parcela normal, um aumento de aproximadamente 20 por cento, para manter a altitude no lado oposto da estrutura. Isso é aritmética, e não uma especificação: o número decorre da contagem de rotores, e não do modelo escolhido. O que o modelo contribui é se ele consegue produzir essa parcela sem sair da sua janela contínua publicada, porque uma reserva que existe apenas dentro de uma coluna de 180 segundos está disponível para uma descida, e não para uma missão continuada.

Margem como massa, corrente e tamanho do pacote

Uma margem de empuxo não é gratuita, porque um motor dimensionado para produzir mais empuxo na mesma corrente é um motor com mais ímã e mais cobre, e ambos aparecem na coluna de massa. Os registros aqui tornam essa troca visível: o registro de 128 g publica 1800 g de empuxo enquanto o registro de 1740 g publica 36500 g, de modo que o empuxo por unidade de massa do motor sobe acentuadamente ao longo do grupo, mesmo enquanto a massa absoluta também sobe. A consequência para a redundância é que uma aeronave mais leve pode arcar com uma margem de redundância em um motor menor, enquanto uma aeronave pesada tem de aceitar que a margem é carregada como massa de motor, como massa de pacote para alimentá-la, ou como um orçamento de autonomia mais curto. Qual dos três é gasto é uma decisão da aeronave, e não do motor.

Onde a redundância deixa de ser uma escolha de motor

A capacidade de continuar voando após uma perda de propulsão depende do mixer do controlador de voo, da capacidade de corrente do ESC e da capacidade da aeronave de manter a atitude com as unidades restantes, todos os quais ficam fora do registro do motor. Um motor só pode oferecer a margem que torna a manobra possível; se a manobra é executada pertence ao sistema em torno dele. Essa fronteira importa ao ler uma lista de candidatos, porque um registro com uma janela contínua ampla e uma resistência baixa é uma contribuição para a redundância, e não uma garantia dela, e as perguntas sobre autoridade de controle pertencem à documentação do controlador de voo, e não ao painel de especificações do motor.

Margem térmica ao longo de uma missão repetida

O comportamento térmico é a parte de uma especificação que um único número descreve pior, e em uma missão repetida é a parte que decide se o último sortie do dia se parece com o primeiro. A cadeia é curta e todo elo dela é publicado: a corrente produz perda no cobre, a perda no cobre produz calor, e o calor tem de sair do enrolamento por um caminho que a aeronave não controla.

Perda no cobre sob um ciclo repetido

A perda no cobre é a corrente ao quadrado multiplicada pela resistência do enrolamento, de modo que a perda sobe com o quadrado da carga e linearmente com o número de resistência que o fabricante publica. Isso faz da coluna de resistência um coeficiente de um custo corrente, e não de um custo momentâneo, e explica por que a coluna não acompanha simplesmente o tamanho do motor: neste grupo, a resistência vai de 17 mΩ no registro de 1740 g do U15 II KV80 a 116 mΩ no registro de 195 g do U5 KV400, e fica em 45 mΩ tanto no P80 III Pin KV100 de 649 g quanto no MN8017 KV120 de 453 g. Uma resistência baixa em um registro de empuxo alto é o que um enrolamento construído para corrente sustentada parece, e é o número a ler primeiro quando o regime se repete.

Corrente contínua que uma missão repetida consegue manter

Um número de corrente contínua descreve a corrente que um motor consegue conduzir sem que o seu enrolamento saia do estado térmico para o qual foi projetado, e é a coluna que mais de perto corresponde a uma missão repetida. Ela é publicada apenas para parte deste grupo, o que é uma limitação que vale declarar com clareza: o registro de 128 g do U3 KV700 carrega 25 A, o registro de 195 g do U5 KV400 carrega 30 A e o registro de 375 g do P60 Pin KV170 carrega 38 A, enquanto os cinco registros restantes publicam uma corrente de pico ou uma corrente de 180 segundos, e não um número contínuo. Esses três números sobem com a massa do motor, que é a forma esperada, e a ausência da coluna nos outros cinco significa que nenhum ranking contínuo equivalente pode ser montado a partir dos registros publicados sozinhos. Onde uma montagem depende dele, o número pertence às perguntas dirigidas à documentação do fabricante.

O caminho térmico para fora do enrolamento

O calor sai de um outrunner brushless por três rotas: condução para a fixação e a aeronave, convecção a partir do sino e da carcaça do estator, e radiação das superfícies expostas. As três dependem da instalação, e não do motor, razão pela qual uma potência publicada de 180 segundos traz atrás de si uma convenção de montagem. Em uma aeronave industrial, a fixação costuma ser um braço com massa térmica limitada e fluxo de ar limitado no pairado, de modo que a rota de condução é mais fraca do que a hipótese de bancada sugere. A consequência prática é que a margem térmica que um registro publica é uma comparação entre projetos, e não uma previsão da temperatura que o enrolamento atingirá em uma aeronave específica, e a hipótese por trás do número permanece com o fabricante.

Massa e cabo como custos de carga útil

Massa em uma aeronave industrial não é uma propriedade neutra de um componente; é uma subtração dos dois orçamentos que decidem para que serve a aeronave, a carga útil e o pacote. A massa do próprio motor e o cabo e o conector que vêm com ele fazem parte dessa subtração, e os registros os publicam separadamente com frequência suficiente para tornar a divisão legível.

A parcela do motor no orçamento de carga útil

Cada grama de massa de propulsão tem de ser erguido durante toda a missão, o que eleva a potência que o segmento de pairado exige e consome o pacote mais depressa; o mesmo grama retirado do pacote remove energia armazenada. A troca é, portanto, de dois lados, e não uma simples penalidade, e é a razão pela qual a coluna de massa pertence ao lado das colunas de eficiência, e não a um apêndice mecânico. Neste grupo, a amplitude é grande o suficiente para mudar o caráter de uma montagem: um registro de 128 g e um registro de 1740 g não são dois pontos em uma mesma escala, mas duas classes diferentes de aeronave, e o empuxo que cada um publica é o que torna a diferença digna de ser paga.

Cabo, conector e AWG como custos de integração

O peso publicado de um motor geralmente inclui o seu cabo e conector, e onde um número separado apenas para o motor é publicado, a diferença é mensurável. O registro do U5 KV400 ilustra isso diretamente: 195 g é o peso publicado incluindo o cabo, e 156 g é o número para o motor sem ele, uma diferença de 39 g carregada na extremidade de um braço em cada voo. O mesmo registro publica um condutor AWG 16, e o registro do U10 II KV100 publica um condutor AWG 16 com um cabo de 90 mm, de modo que o cabo é uma parte especificada do conjunto, e não um acessório. Em um projeto em que os braços são comprados por rigidez, um comprimento de cabo maior do que o encaminhamento exige é massa que não compra nada.

Cargas de gimbal e de sensor no mesmo barramento

Uma carga útil industrial raramente drena a sua energia de uma fonte separada: um gimbal, um sensor e um link de comunicações costumam ser alimentados pelo mesmo pacote que o sistema de propulsão, através de um regulador ou de uma derivação separada. Esse arranjo faz da corrente de propulsão e da corrente da carga útil duas demandas sobre uma única bateria, e a tensão que o enrolamento de propulsão vê é a tensão que resta depois de ambas. Um registro de propulsão com menor resistência e uma janela publicada de células mais ampla dá à integração mais espaço para posicionar a derivação da carga útil, porque a queda que ele produz sob carga é menor e o barramento tem mais margem sobrando para o regulador trabalhar. A carga útil é, portanto, parte do regime elétrico, e não uma passageira nele.

Vento e o ponto de operação que precisa se manter

O vento é a parte de uma missão industrial que não está no plano de voo, e o seu efeito sobre um Motor BLDC para UAV industrial se dá inteiramente através do ponto de manutenção de posição. Uma rajada não muda a massa da aeronave nem a sua hélice, mas muda o empuxo que os rotores têm de produzir e, portanto, a corrente que o enrolamento tem de conduzir naquele momento.

A margem de rajada é uma margem de corrente

Manter a posição em uma rajada exige que os rotores aumentem o empuxo, e um aumento de empuxo com uma hélice e um barramento fixos é comprado com corrente. A corrente necessária para responder a uma rajada é, portanto, drenada além da corrente que o pairado já exige, e em uma missão repetida um dia de rajadas é um dia em que o enrolamento passa mais tempo mais próximo do seu limite térmico. É por isso que a coluna de resistência e a janela térmica importam em conjunto: um registro com resistência baixa converte a corrente extra da rajada em menos calor, de modo que a mesma rajada consome menos da margem que a aeronave tem para o resto do voo.

Por que o ponto de manutenção de posição, e não o pico, define o enrolamento

Um enrolamento é dimensionado pela corrente que ele conduz na maior parte do tempo, porque é essa a corrente cujas perdas se acumulam. Um número de pico descreve quanta corrente o motor consegue passar brevemente antes de algo ceder, e é limitado tanto pelo ESC e pelo pacote quanto pelo próprio enrolamento. Em um regime industrial, a distinção é prática, e não acadêmica: dois motores com o mesmo pico publicado podem ficar muito distantes no ponto de manutenção de posição, e o que é melhor no ponto de manutenção de posição é o que a missão repetida beneficia. É por isso que a sequência de dimensionamento abaixo começa pelo regime e pela corrente de manutenção de posição, e trata a coluna de pico como uma verificação da margem, e não como a base da escolha.

Oito motores de UAV industrial comparados

Os oito registros atualmente listados sob o regime UAV industrial são apresentados abaixo como um único conjunto de especificações, ordenados pelo empuxo máximo publicado, para que o salto do regime mais leve ao mais pesado seja visível na própria coluna. Todo valor é o número que o fabricante publica para aquele modelo, e nenhuma célula é estimada. Os mesmos oito modelos são os agrupados sob o regime discutido nas seções acima.

Modelo, configuração do estator, resistência interna, número de células publicado, empuxo máximo, potência máxima de 180 segundos e peso conforme publicado pelo fabricante para os oito modelos atualmente listados sob o regime UAV industrial, ordenados pelo empuxo máximo publicado. O empuxo máximo e a potência de 180 segundos são os números que o fabricante publica para cada modelo; ambos dependem da hélice e da tensão de barramento usadas no teste, de modo que são comparáveis dentro do grupo apenas no sentido de que descrevem a própria condição publicada de cada modelo. O número de células é mostrado conforme publicado, de modo que um valor único significa uma janela publicada única e uma faixa significa que aquele modelo é publicado ao longo da faixa. O peso inclui o cabo e o conector onde o fabricante o publica assim. Nenhuma coluna de KV aparece porque cada nome de modelo na tabela traz o seu próprio valor de KV, e nenhuma coluna de envelope aparece porque o regime aqui descrito gira em torno das colunas elétricas, e não das dimensões do corpo.

Duas leituras se destacam quando os oito estão em uma única página, e nenhuma delas é a coluna de potência. A primeira é que a resistência interna não corre na mesma ordem que o empuxo. O MN8017 KV120 de 453 g e o P80 III Pin KV100 de 649 g carregam ambos 45 mΩ, enquanto o U8 Lite L KV110 de 282 g carrega 105 mΩ e o U5 KV400 de 195 g carrega 116 mΩ, e o maior número do grupo está no menor registro, em 116 mΩ contra 17 mΩ no maior. Lendo essa coluna de cima para baixo, os registros leves são os de maior resistência, que é o que um enrolamento dimensionado para uma aeronave leve parece, e os corpos 36N42P na metade superior da tabela são os de valores baixos.

A segunda é que o número de células divide a tabela em duas metades que se encontram no meio. Quatro registros são publicados para 6-14S ou mais e quatro para 3-8S ou menos, e os valores de KV seguem essa divisão: os quatro registros mais leves vão de 400 a 700 KV e os quatro mais pesados, de 80 a 170 KV. Como o KV é rotação de eixo por volt, as duas metades podem atingir rotações de eixo comparáveis a partir de tensões de pacote diferentes, e o número que as separa é a corrente que cada uma drena para a sua potência publicada. Os registros 36N42P que carregam o maior empuxo do grupo são todos publicados em 170 KV ou menos, e os dois registros de maior empuxo da tabela são também os dois de menor resistência, que é a forma que um enrolamento construído para corrente sustentada tem.

Uma terceira leitura diz respeito aos registros que ficam mais próximos entre si em empuxo. O U10 II KV100 e o U8 Lite L KV110 publicam 10600 g e 11200 g em 415 g e 282 g respectivamente, de modo que uma diferença de 600 g de empuxo é comprada com 133 g de massa de motor. Empuxo adjacente com uma massa diferente e uma janela de barramento diferente é o lembrete mais claro da tabela de que a massa é um resultado de empacotamento, e não uma descrição de regime. Escolher entre os dois depende de quanto do orçamento de carga útil a aeronave consegue gastar em propulsão e da hélice que cada um deve girar, e não dos 600 g de empuxo que separam os seus registros.

Ler os oito em faixas de massa de plataforma

A tabela ordena por empuxo, que é a ordem correta para uma lista de candidatos e a ordem errada para entender o que o grupo contém. Lidos por plataforma, os oito registros caem em quatro faixas, e os limites das faixas seguem a massa de decolagem da aeronave, e não o motor. As estimativas abaixo convertem o empuxo publicado em uma massa de plataforma aproximada em quatro rotores com uma razão empuxo-peso de 2:1, que é uma convenção de trabalho, e não uma especificação, e são dadas para que as faixas possam ser comparadas entre si, e não como números pelos quais projetar.

Aeronaves abaixo de 6 kg e os registros de multirrotor leve

A extremidade leve do grupo é sustentada por dois registros construídos para pequenas plataformas de câmera e de levantamento. O Motor para UAV T-Motor U3 KV700 é o mais leve, com 128 g, um registro 12N14P 3-4S que publica 1800 g de empuxo e 500 W, e o Motor para UAV T-Motor U5 KV400 é o registro 12N14P 3-8S de 195 g que publica 2850 g e 850 W. Em quatro rotores a 2:1, esses números de empuxo colocam uma plataforma em cerca de 3.6 kg e 5.7 kg respectivamente, o que põe ambos os registros na extremidade pequena de uma aeronave utilitária e nenhum deles na escala de carga útil industrial. O U5 KV400 cobre a janela de barramento mais ampla dos dois, em 3-8S contra 3-4S, e é o registro desta faixa que consegue absorver uma mudança de pacote sem uma mudança de motor.

As aeronaves de trabalho de 10-25 kg

O meio do grupo é onde o regime industrial propriamente dito começa, e três registros ficam ali. O Motor para UAV T-Motor P60 Pin KV170 é um registro 24N28P 6-14S de 375 g que publica 8414 g e 1800 W; o Motor para UAV T-Motor U10 II KV100 é um registro 36N42P 12S de 415 g que publica 10600 g e 1600 W; e o Motor para UAV T-Motor U8 Lite L KV110 é um registro 36N42P 12S de 282 g que publica 11200 g e 2140 W. Na mesma convenção de quatro rotores, eles colocam plataformas em cerca de 17 kg, 21 kg e 22 kg. Os três compartilham uma faixa de empuxo, mas não um regime: o P60 Pin KV170 é publicado para a janela de barramento mais ampla, em 6-14S, enquanto os dois registros 36N42P são 12S e diferem em se a ênfase é colocada no diâmetro do corpo ou na margem de 180 segundos, com o U10 II KV100 publicando 98.6 mm de diâmetro em 1600 W e o U8 Lite L KV110 publicando 87.1 mm em 2140 W.

A faixa de carga útil de 25-40 kg

Dois registros ficam acima da faixa intermediária, e são o par mais próximo do grupo por resistência. O Motor para UAV T-Motor P80 III Pin KV100 é um registro 36N42P 6-12S de 649 g que publica 16344 g e 2700 W com um corpo de 91.6 mm, e o Motor para UAV T-Motor MN8017 KV120 é um registro 36N42P 12S de 453 g que publica 16841 g e 3180 W com um corpo de 87.8 mm. Ambos carregam 45 mΩ, e na convenção de quatro rotores colocam plataformas em cerca de 33 kg e 34 kg. O par ilustra a troca que a faixa faz: o P80 III Pin KV100 é o registro mais pesado com a menor potência publicada, e o MN8017 KV120 devolve 497 g de empuxo e 480 W mais a partir de um corpo 196 g mais leve, de modo que os dois diferem menos no que conseguem erguer do que no que custam para carregar enquanto o fazem.

Acima de 40 kg e a janela de barramento mais ampla

O maior registro do grupo se destaca dos outros sete por uma ampla margem. O Motor para UAV T-Motor U15 II KV80 é um registro 36N42P de 1740 g publicado para 12-24S, com 36500 g de empuxo, 8580 W de potência de 180 segundos e uma resistência interna de 17 mΩ, a mais baixa do grupo. Na mesma convenção, ele coloca uma plataforma em cerca de 73 kg, o que está além da escala de carga útil dos outros sete e na faixa em que a aeronave é uma máquina de elevação, e não uma plataforma de câmera. A sua janela de 12-24S é também a mais ampla do grupo, o que significa que a corrente que ele drena para uma dada potência de eixo pode ser definida pelo pacote, e não pelo motor, e essa é a propriedade que o torna útil na extremidade pesada de um regime repetido.

Os dois registros mais recentes: MN8017 KV120 e U10 II KV100

Dois dos oito registros foram acrescentados à plataforma mais recentemente, e ambos ocupam posições que o grupo de outra forma não preenche. Nenhum dos dois é uma variação marginal de um registro já presente: um é o corpo 36N42P mais leve publicado neste nível de empuxo e o outro é o registro de menor diâmetro acima de 10000 g.

MN8017 KV120: 36N42P a 453 g

O Motor para UAV T-Motor MN8017 KV120 é um registro 36N42P de 453 g em um corpo de 87.8 mm e um comprimento de 34.5 mm, publicado para 12S com 16841 g de empuxo máximo, 3180 W de potência de 180 segundos e 68.6 A de corrente de 180 segundos. A sua resistência interna é de 45 mΩ e a sua corrente em vazio publicada é de 1.8 A a 24 V. Comparado ao P80 III Pin KV100, que atinge um empuxo comparável a partir de um corpo de 649 g em 2700 W, o MN8017 KV120 é a rota mais leve para a mesma faixa de sustentação, e o seu estator 36N42P é a mesma configuração que os dois registros mais pesados do grupo usam. O registro lista uma dimensão de eixo interna, mas nenhuma dimensão de eixo externa, de modo que uma fixação projetada em torno do eixo deve ser verificada no desenho do fabricante, e não na tabela.

U10 II KV100: envelope de 98.6 mm a 415 g

O Motor para UAV T-Motor U10 II KV100 é um registro 36N42P de 415 g em um corpo de 98.6 mm e um comprimento de 33.1 mm, publicado para 12S com 10600 g de empuxo máximo, 1600 W de potência de 180 segundos e 32.4 A de corrente de pico. A sua resistência interna é de 101 mΩ, ele carrega um condutor AWG 16 em um cabo de 90 mm e um eixo de 15 mm, e a sua corrente em vazio publicada é de 1 A a 18 V. Comparado ao U8 Lite L KV110, que atinge um empuxo ligeiramente mais alto a partir de um corpo de 282 g, o U10 II KV100 troca 133 g de massa e 540 W de potência de 180 segundos por 11.5 mm a mais de diâmetro de corpo, e o corpo mais largo é a propriedade em torno da qual uma fixação ou uma folga de braço é projetada.

Onde os motores industriais fazem o seu trabalho

Os três regimes abaixo são aqueles contra os quais os registros deste grupo são mais frequentemente especificados, e cada um deles lê as colunas em uma ordem diferente. Eles são descritos aqui como regimes, e não como produtos, porque o motor é escolhido depois do perfil de missão, e não antes dele.

Inspeção de linhas de energia e de ativos

Uma aeronave de inspeção voa ao longo de um ativo linear a uma distância controlada e mantém a posição enquanto um sensor registra. O regime é próximo de um pairado contínuo com translação lenta, o que coloca o ponto de manutenção de posição no centro da especificação, e a carga útil costuma ser uma câmera estabilizada cuja atitude tem de sobreviver a rajadas vindas das estruturas inspecionadas. Essa combinação aponta para a faixa intermediária do grupo, onde o regime UAV de inspeção coloca o seu próprio conjunto de modelos, e para registros com a resistência para impedir que a corrente da rajada se torne um custo térmico.

Levantamento, mapeamento e patrulha de segurança

Uma missão de levantamento ou de patrulha passa mais do seu tempo em voo à frente do que uma missão de inspeção, de modo que o regime se desloca para a extremidade de cruzeiro do envelope, mantendo a mesma integração de carga útil. A consequência é que a janela de células importa mais aqui do que o número de pico, porque uma janela publicada mais ampla permite dimensionar o pacote para a duração da missão, e não para a maior corrente que a aeronave consegue drenar. Os registros publicados para 6-14S e 12-24S neste grupo são os que dão esse espaço, e o regime UAV de fotografia aérea reúne os mesmos modelos onde a carga útil é uma câmera, e não um sensor de mapeamento.

Aeronaves agrícolas e de logística

Uma aeronave agrícola carrega um tanque, e não um sensor, e a carga muda ao longo do voo à medida que o tanque esvazia, o que significa que o empuxo que os rotores têm de produzir cai da decolagem ao pouso. O regime é, portanto, frontalmente carregado e repetitivo, com um requisito de empuxo alto no início de cada sortie e um mais baixo no fim, e a aeronave costuma ser operada a partir de terreno não preparado. Os registros publicados para as janelas de barramento mais amplas e a maior potência de 180 segundos carregam melhor esse padrão, e o regime UAV agrícola lista os modelos especificados para ele. O regime UAV de longa autonomia cobre as mesmas aeronaves onde o requisito é duração, e não carga.

Selecionar um Motor BLDC para UAV industrial: uma sequência de dimensionamento

A sequência abaixo transforma as seções acima em três passos para um UAV industrial, e a ordem importa tanto quanto o conteúdo. Cada passo estreita o grupo antes de o próximo ser aplicado, de modo que a comparação final é feita entre registros que já estão próximos o suficiente para que as suas diferenças sejam significativas.

Fixe primeiro o regime da missão

Escreva a missão como um perfil, e não como uma duração: a parcela do voo gasta mantendo a posição, a parcela gasta em voo à frente, o número de sorties por dia e a carga útil que a aeronave tem de estabilizar. A partir desse perfil, tome a corrente no ponto de manutenção de posição como o número pelo qual o enrolamento é dimensionado, e trate o empuxo exigido para a subida como uma verificação da margem, e não como a base da escolha. A potência de 180 segundos de um candidato é então lida como uma declaração sobre a margem sob o perfil, e não como uma classificação a ser dividida na missão.

Depois o envelope elétrico e o pacote

Escolha o barramento antes do KV, porque um número de células e um valor de KV só significam uma rotação de eixo quando os dois são multiplicados. Uma janela publicada de células mais ampla dá à aeronave mais espaço para trocar corrente por massa de pacote, e os registros deste grupo publicados para 6-14S e 12-24S são os que deixam mais espaço. Em seguida, leia a coluna de resistência contra a corrente que o regime implica, porque a perda que percorre toda a missão é a que o pacote paga continuamente.

Depois o envelope, a fixação e o registro

Com os candidatos elétricos estreitados, as colunas mecânicas decidem o resto: diâmetro do corpo contra folga do braço, massa contra o orçamento de carga útil, e o comprimento e a bitola do cabo contra o encaminhamento de que a aeronave de fato precisa. Por fim, registre o que cada registro deixa em aberto. Uma corrente contínua publicada apenas para parte do grupo, uma dimensão de eixo publicada como um único valor em vez de dois, e uma hipótese térmica que pertence à bancada de teste do fabricante, e não à aeronave, são todas perguntas para a documentação do fabricante, e é melhor levantá-las antes da montagem do que depois dela.

Perguntas frequentes

Recursos oficiais

A T-Motor publica uma página de produto oficial para cada unidade com o seu painel de especificações, e essas páginas permanecem a fonte de referência para todos os números citados neste guia - por exemplo a página de produto do U3 KV700, a página de produto do U5 KV400, a página de produto do P60 Pin KV170, a página de produto do P80 III Pin KV100, a página de produto do U8 Lite L KV110, a página de produto do U10 II KV100, a página de produto do MN8017 KV120 e a página de produto do U15 II KV80. A configuração, a resistência, o número de células, o empuxo, a potência, a corrente e a massa da tabela acima são os valores que essas páginas publicam para cada modelo. Uma corrente contínua para um modelo cujo registro não traz uma, uma dimensão de eixo publicada como um único valor, ou uma hipótese térmica por trás de um número de 180 segundos é uma pergunta para a documentação do fabricante, e não um valor que possa ser derivado do painel de especificações.

Para onde ir depois

Para montar uma lista de candidatos em vez de ler, três ferramentas da plataforma fazem o trabalho em sequência. Explore a categoria completa Motores para UAV para ver os oito registros aqui ao lado dos modelos Navigator e de carga pesada, use Seleção para restringir por número de células, massa e potência publicada, e depois coloque os candidatos frente a frente em Comparar produtos. A página de aplicação UAV industrial reúne o mesmo regime com os seus próprios atributos de filtro, e a página do fabricante T-Motor reúne a gama completa por trás destes registros.

Mais três artigos trazem as partes deste assunto que um regime industrial não resolve. Motores para UAV: como ajustar KV, empuxo e massa à aeronave cobre o panorama mais amplo da propulsão aérea, incluindo os registros da série P e de carga pesada para regimes fora da faixa industrial comparada aqui. Motores BLDC para UAV de longa autonomia: eficiência, massa e tensão de barramento pega a mesma cadeia de hélice, KV e número de células e a aplica à duração como requisito determinante, e não ao ciclo de trabalho. Motores para drones de carga pesada: três opções T-Motor de 2.85 kg a 101 kg de empuxo cobre a extremidade de sustentação do mesmo regime, onde as aeronaves são especificadas contra empuxo sustentado em escala de vários quilogramas.

A versão curta: fixe primeiro o perfil da missão, porque a parcela do voo gasta mantendo a posição define a corrente pela qual o enrolamento é dimensionado; escolha o barramento antes do KV, porque os dois só significam uma rotação de eixo juntos e o barramento é o que decide a corrente; e leia o enrolamento contra a corrente de manutenção de posição por último, porque o número de potência de 180 segundos é uma janela térmica, e não uma classificação. Dentro deste grupo, essa sequência separa os dois registros abaixo de 3000 g de empuxo dos três da faixa intermediária, e ambos destes dos dois registros pesados e do único registro publicado para 12-24S, antes de qualquer modelo individual ser pesado contra outro.