UAV Motorları: KV, İtme ve Kütlenin Gövdeyle Eşleştirilmesi

Bir UAV motorundan tek bir şeyi iyi yapması istenir: pervaneyi, hava aracını görevin gerektirdiği süre boyunca havada tutan verimle döndürmek. Tahrik sistemindeki diğer her şey - ESC, pervane açısı, batarya paketi - ona göre seçilir; bu nedenle bir motor kısa listesi genellikle itme kuvveti ve kütleden başlar, ardından KV, stator konfigürasyonu ve sargı direncine göre daralır.

Bu kılavuz, outrunner tahrik motorlarının nasıl belirtildiğini, hangi değerlerin bir tasarım kararını gerçekten değiştirdiğini ve ToBMS UAV motorları kategorisinde şu anda listelenen modellerin on üçünün nasıl karşılaştırıldığını ele alıyor. Aşağıdaki her değer ToBMS ürün verilerinden veya üreticinin yayımladığı teknik özelliklerden alınmıştır; hiçbiri tahmin değildir.

Kısa Yanıt

UAV tahrik motoru; KV değeri pervane çapı ve batarya gerilimiyle eşleştirilmiş, stator konfigürasyonu ile sargı direnci aşırı ısınmadan ne kadar akımı itme kuvvetine çevirebileceğini belirleyen ve mili ile montaj düzeni hava aracına uyup uymadığını tayin eden bir dış rotorlu fırçasız motordur. Seçim genellikle tek yönde ilerler: pervane ile paket gerilimi sabitlenir, üreticinin test verilerinden itme kuvveti ve akım okunur, ardından KV, kütle ve maksimum gücü bu çalışma noktasına uyan motor seçilir. Kütle bir çok rotorlu araçta iki kez önem taşır: bataryalar veya sensörler için kullanılamayan faydalı yüktür.

Bir UAV motorunu gerçekte ne belirler

Aşağıdaki teknik veri satırları sonucu değiştiren satırlardır; geri kalanı bunların sonuçlarıdır.

KV ve döndürmesi gereken pervane

KV hız sabitidir - kabaca, yüksüzken uygulanan volt başına motorun ne kadar hızlı döndüğüdür. Bir kalite göstergesi değildir ve yüksek KV daha iyi bir motor anlamına gelmez. Yaptığı şey gerilim, pervane yükü ve akım çekişi arasındaki ilişkiyi kurmaktır: yüksek hücre sayısında düşük KV'li bir motor büyük bir pervaneyi yavaş ve verimli döndürürken, düşük hücre sayısında yüksek KV'li bir motor küçük bir pervaneyi hızlı çevirir. KV'yi hava aracına eşlemek genellikle önce hücre sayısı ile pervanenin seçilmesi ve KV'nin ikisi arasında köprü olarak ele alınması anlamına gelir.

Stator konfigürasyonu: 12N14P, 18N24P, 24N28P, 36N42P

Stator notasyonu oluk ve kutup sayısını tanımlar - 12 oluk ve 14 mıknatıs, 36 oluk ve 42 mıknatıs gibi. Daha fazla oluk ve kutup genellikle daha akıcı tork aktarımı ve belirli bir dönüşte daha küçük kogging adımı anlamına gelir; bu da daha büyük ve yavaş pervaneler ile aralığın düşük KV ucuna uygundur. Yüksek kutup sayıları ayrıca belirli bir mekanik hızda ESC'nin komütasyon yapması gereken elektriksel frekansı yükseltir; bu nedenle bir tasarım kutup sayısı aralığında yukarı çıktığında ESC zamanlaması ve maksimum elektriksel rpm kontrol edilmelidir.

İç direnç ve verim

Sargı direnci, elektrik gücünün ne kadarının itme kuvveti yerine ısıya dönüştüğünü belirler. Aynı zamanda boyuta en duyarlı değerdir: buradaki modeller U15 II ve U15XL'de 17 mΩ'den en küçük Navigator ünitesinde 194 mΩ'ye kadar uzanıyor. Benzer kütleye sahip iki motor onlarca miliohm farklıysa, düşük dirençli olan aynı akımda genellikle daha serin çalışır - bu da belirli bir paketle uzun dayanıklılık görevinin mümkün olup olmadığını belirleyen marjdır.

Maksimum güç ve 180 saniyelik pencere

Bu kategorideki maksimum güç değerleri 180 saniyelik bir pencere üzerinden veriliyor. Bu kısa süreli bir değerdir, sürekli bir değer değildir; çok rotorlu görevin ağırlıklı olarak havada asılı kalmaktan oluşması nedeniyle vardır: motor uçuşun çoğunu kısmi gazda geçirir ve sınırına yalnızca tırmanışta, rüzgâra karşı koyarken veya zorlu bir toparlanmada ulaşır. Gerçek havada asılı kalma noktasındaki akımı kontrol etmeden bir hava aracını yalnızca maksimum güç değerine göre boyutlandırmak, sıcak bir motor ve kısa bir uçuşla sonuçlanmanın en yaygın yoludur. Sürekli akım değeri yayımlandığında aşağıdaki karşılaştırmada ayrıca listelenmiştir.

Mil, montaj ve kablo

Mil çapı ve montaj düzeni, gözden kaçtıklarında iyi bir motoru kullanılamaz hâle getiren teknik özelliklerdir. Buradaki tarımsal ve ağır yük modelleri, yüksek torklu pervane adaptörleri için pimli veya geniş delikli mil montajları kullanır; daha küçük hava fotoğrafçılığı üniteleri ise geleneksel pervane bağlantılarıyla 4 mm miller kullanır. Kablo uzunluğu ve kesiti, ESC'nin göbek yerine kol üzerinde yer aldığı hava araçlarında önemlidir; birkaç model 80 ile 600 mm arasında kablo uzunluğu ve kablosuz ayrı bir ağırlık değeriyle listelenmiştir; hava aracı kütle bütçesiyle karşılaştırma yapılırken kullanılması gereken değer budur.

İtme kuvveti ve çalışma noktası

İtme kuvveti tek başına bir motor özelliği değildir; motorun, pervanenin ve gerilimin birlikte özelliğidir. Üreticinin test tablolarının bir teknik özellik sayfasındaki herhangi bir tek sayıdan daha yararlı olmasının nedeni budur. ToBMS'deki özet metni, yayımlanmış itme kuvvetini mevcut olduğu yerde kaydeder ve bu değerler tek bir aralık olarak özetlenmek yerine aşağıda model model aktarılır.

On üç UAV motorunun karşılaştırması

Tablo, UAV motorları kategorisinde şu anda listelenen tahrik motorlarının on üçünü en hafiften en ağıra doğru sıralıyor. Maksimum güç üreticinin 180 saniyelik değeridir; iç direnç yayımlanmış faz değeridir.

Stator konfigürasyonu, 180 saniyelik maksimum güç, iç direnç, mil çapı ve kütle, üreticinin yayımladığı biçimde. Mil çapları, ToBMS kaydında değer bulunmadığında bir çizimden çıkarılmak yerine “Listelenmemiş” olarak işaretlenmiştir.

İki küme göze çarpıyor. 300 g'ın altında motorlar, 50 ile 194 mΩ arasında dirence ve 200 g'ın altında kütleye sahip 12N14P ile 24N28P arası hava fotoğrafçılığı ve genel amaçlı ünitelerdir. 600 g'ın üzerinde ise hepsi 36N42P - aynı konfigürasyonun büyütülmüş hâli - ve çok daha düşük dirençle kilovat aralığına tırmanan güç değerlerine sahiptir. İki grup arasındaki stator konfigürasyonundaki sıçrama bir rastlantı değildir: büyük bir pervanenin kabul edilebilir tork dalgalanmasıyla yavaş döndürülmesini sağlayan şey budur.

Burada yararlı oran tepe değerin kütleye oranı değil; direncin kütleye oranı ile yayımlanan itme kuvveti değerleridir. Örneğin U3 KV700, 3-4S'te 128 g ağırlıkta 1.8 kg'a kadar itme kuvvetiyle listelenmiş; MN3110 KV47098 g'da 1.2 kg'a, MN3510 KV360 ise 117 g'da 1.9 kg'a ulaşıyor. Bu üçünü birlikte okumak bir kütle bütçesini tahrik kararına dönüştürür ve hiçbiri ölçüldüğü pervane ile hücre sayısı belirtilmeden sıralanamaz.

Navigator serisi: MN3110, MN3510, MN4006, MN4014 ve MN5008

Navigator aralığı bu kategorinin hava fotoğrafçılığı ve hafif endüstriyel ucudur ve ToBMS'de en çok itme kuvveti verisi yayımlanmış gruptur.

MN3110 KV470 ve MN3510 KV360

Bu ikiliden MN3110 KV470 98 g ağırlığında, 12N14P bir motordur; 3-6S'te 1.2 kg'a kadar itme kuvveti ve 330 W maksimum güç, 4 mm mil ve 600 mm kablo ile listelenmiştir - kablo hariç ayrıca 80 g değeri verilmiştir ki kütle bütçesinde kullanılması gereken sayı budur. MN3510 KV360 ise 117 g ve 330 W'a geçiyor; 3-6S'te daha yüksek bir yayımlanmış itme kuvveti olan 1.9 kg'a ulaşıyor. Bu ikili, KV'nin farklı pervaneler arasında neden karşılaştırılamayacağını gösteriyor: daha düşük KV'li ve daha büyük çaplı motor, daha ağır hava aracını taşıyor.

MN4006 KV380, MN4014 KV400 ve MN5008 KV340

Kategorideki en hafif motor olan MN4006 KV380 68 g ağırlığındadır; 4-6S'te 380 W maksimum güç ve 16 A tepe akıma sahip. Mil çapı, bir pervane adaptörü sipariş edilmeden önce üreticinin çizimine karşı kontrol edilmelidir; çünkü tek bir yanlış okunan ölçü bir yapımı durdurabilir. MN4014 KV400 171 g ile ailenin ortasında yer alıyor; 4-8S'te 900 W ve 3.3 kg'a kadar itme kuvveti sunuyor. MN5008 KV340 ise 24N28P stator ve 6 mm mil kullanıyor; 6S'te 760 W ve 35 A tepe akım değerine sahip. Çoğunlukla havada asılı kalacak bir hava aracında 24N28P konfigürasyonu bilinçli bir tercihtir: daha fazla kutup, motorun uçuşunu geçirdiği düşük hızlarda genellikle daha akıcı tork ve daha düşük kogging demektir.

U serisi: U3 KV700 ve U5 KV400

U serisi motorlar genel amaçlı çok rotorlu ünitelerdir ve her ikisi de 12N14P tasarımıdır.

U3 KV700: hafif hava araçları, yüksek KV

128 g ağırlığındaki U3 KV700, 3-4S'te 1.8 kg'a kadar itme kuvveti ve 500 W maksimum güç, 25 A sürekli akım değeri ve 600 mm kablo ile listelenmiştir. ToBMS özeti verimli soğutmaya sahip 12N14P statoru tanımlıyor ve endüstriyel ile tarımsal hava araçlarını hedefliyor - ancak bu KV ve kütlede gerçekte küçük-orta sınıf bir çok rotorlu ünitedir ve 500 W 180 saniyelik bir değer olduğu için boyutlandırmada esas alınması gereken sürekli akım değeridir.

U5 KV400: daha geniş gerilim penceresi

İkisi arasında daha esnek olan U5 KV400: 195 g ağırlık, 850 W maksimum güç, 3-8S aralığında anma değerleri, 5 mm mil ve 116 mΩ iç direnç. 30 A sürekli akım değeri ve 3-8S penceresi, onu birden fazla paket konfigürasyonuyla uçurulacak hava araçları için aday yapıyor - bir prototipin önce küçük bir bataryayla uçurulup sonra üretim paketine geçirildiği yaygın bir gereksinim.

Ağır yük ve insanlı sınıf: U8 Lite L, U15 II, U15XL ve U15XXL

280 g'ın üzerinde kategorinin karakteri değişir: bunlar düşük KV'de yüksek itme kuvveti için üretilmiş 36N42P motorlardır; milleri onlarca milimetreyle ölçülür ve akım değerleri güç dağıtımı tasarımına hâkim olur.

U8 Lite L KV110

282 g ağırlığındaki U8 Lite L KV110, 12S veri yolunda 2140 W maksimum güçle yayımlanmış 11.2 kg itme kuvveti üretiyor; tepe değerde 45.8 A'ya kadar çekiyor ve iç direnci 105 mΩ. ToBMS özeti 1000 saatlik bir hizmet ömründen söz ediyor; bu, tablodaki diğerlerinden farklı türde bir teknik özelliktir ve dikkate değerdir: bir denetim veya ölçüm hava aracında bakım aralığı dipnot değil, bir maliyet satırıdır. Bu kütlede 15 mm mil ayrıca montajın taşıması beklenen pervane yüklerine işaret eder.

U15 II KV80, U15XL KV38 ve U15XXL KV29

Bu üçü 151 mm sınıfı bir statoru ve 36N42P konfigürasyonunu paylaşıyor; temel farkları KV, kütle ve akımdır. U15 II KV80 1740 g ile en hafifleridir; 12-24S'te 8580 W maksimum güç ve yayımlanmış 36.5 kg itme kuvveti sunar. U15XL KV38 4408 g ağırlığa ve 180 A tepe akım değerine geçer; 24S'te 81 kg'a kadar itme kuvvetiyle listelenmiştir. U15XXL KV29 ise 5130 g ve 210 A tepe değere, yayımlanmış 100 kg itme kuvvetiyle ulaşır.

Bu akımlarda motor artık tasarımdaki sınırlayıcı bileşen değildir: konnektör anma değeri, kablo kesiti ve batarya C oranı da onunla birlikte belirlenmelidir. Direnç değerleri - 17 ve 20 mΩ - 200 A'da kayıpların yönetilebilir kalması için sargıların ne kadar sıkı sarıldığını gösteriyor ve bu motorların, ESC elden geçirilmeden daha düşük akımlı bir modelin yerine basitçe konulamamasının nedeni de budur.

Tarım ve yüksek faydalı yük: P60 Pin ve P80 III Pin

P serisi, aralığın ilaçlama dronu ucudur; burada motor ağır ve dengesiz bir yükü sürekli manevra boyunca taşımak zorundadır.

P60 Pin KV170

375 g ağırlığındaki P60 Pin KV170, 6-14S boyunca 1800 W maksimum güce, 80 mΩ iç dirence ve 38 A sürekli akım anma değerine sahip 24N28P bir motordur. ToBMS özeti büyük pervane döndüren tarımsal çok rotorlu araçları hedefliyor ve pimli montaj, küçük dişli bir mile bel bağlamadan yüksek torklu bir pervane adaptörünün takılmasını sağlıyor.

P80 III Pin KV100

649 g ile P serisinin en büyük ünitesi olan P80 III Pin KV100, 36N42P statora ve 2700 W maksimum güce sahip. Tarım grubundaki en yüksek tepe akım değerini taşıyor: 60 A. Sargı direnci 45 mΩ - kütlesine göre düşük bir değerdir ve 2700 W'lık pencereyi sargı sıcaklığı kaçmadan sürdüren de budur. ToBMS özeti onu ağır ilaçlama faydalı yükleri için büyük pervane döndüren bir motor olarak tanımlıyor; bu, sürekli yükü sürekli duruş düzeltmesiyle birleştiren görevdir.

Hangi hava aracı için hangi motor

ToBMS'de bu motorlar tutarlı bir uygulama kümesine göre gruplanıyor ve hangi teknik özelliğin baskın olacağını uygulama belirliyor.

Fotoğrafçılık, denetim ve endüstriyel çok rotorlu araçlar

Hava fotoğrafçılığı, denetim, endüstriyel ve Uzun Havada Kalışlı UAV hava araçları bu kategoride temsil ediliyor. Burada verimlilik ve düşük titreşim baskındır; çünkü gimbal, tahrik sisteminin gövdeye ilettiği her şeye karşı dengeleme yapmak zorundadır; iç direnç ve stator konfigürasyonu tepe itme kuvvetinden daha önemlidir.

Tarım, ağır yük ve insanlı platformlar

Tarımsal UAV, ağır yük dronları ve insanlı hava aracı tahrik sistemleri itme kuvveti ile güvenilirliği öne çıkarır. Bu uçta gerçek sınırı sürekli akım anma değeri, mil ile montaj arayüzü ve tekrarlanan sortiler boyunca sergilenen termal davranış belirler; yayımlanan 180 saniyelik güç değeri de çalışma değeri olarak değil geçici bir değer olarak okunmalıdır. Bu grupların sonuncusunu taşıyan üç motor - U15 II, U15XL ve U15XXL - insanlı bir platformun eklediği ödünleşimler dahil olmak üzere İnsanlı Hava Aracı Tahrik Sistemleri: Üç T-Motor U15 Motoru Karşılaştırması içinde doğrudan karşılaştırılır.

Seçim kontrol listesi

Tahrik motorları bir hava aracı programında geç aşamada değiştirilmesi zor bileşenlerdir; bu nedenle aşağıdaki kontroller kol geometrisi ve ESC belirlenmeden önce yapılmalıdır.

Hava aracı ve çalışma noktası

1. Önce pervane ve hücre sayısı sabitlenmeli, ardından üreticinin itme kuvveti ve akım tablosu tam gazda değil havada asılı kalma noktasında okunmalıdır.
2. Havada asılı kalma akımı sürekli akım anma değerine karşı doğrulanmalı ve maksimum güç değerleri 180 saniyelik pencereler olarak ele alınmalıdır.
3. Kablo dâhil toplam tahrik kütlesi hesaplanmalı ve hava aracının taşıyabileceği faydalı yük ile batarya kütlesiyle karşılaştırılmalıdır.
4. Yalnızca havada asılı kalma için değil, rüzgâra karşı koyma ve kontrollü iniş için gereken itme kuvveti payı da kontrol edilmelidir.

Elektriksel ve mekanik entegrasyon

1. KV, kutup sayısı ve maksimum hız, ESC'nin komütasyon sınırı ve zamanlama gereksinimleriyle eşleştirilmelidir.
2. Sargı direnci ve maksimum akım; paket, konnektörler ve kablo kesitiyle karşılaştırılarak doğrulanmalıdır.
3. Pervaneler sipariş edilmeden önce mil çapı, montaj düzeni ve adaptör uyumluluğu doğrulanmalıdır.
4. Kablo uzunluğu ve yönlendirmesi, ESC'nin kol üzerinde oturacağı konuma göre kontrol edilmeli ve kablosuz kütle değerinin yayımlandığı durumlarda o değer kullanılmalıdır.

Sık sorulan sorular

Resmî kaynaklar

T-Motor, U, MN, P ve AT serilerini kapsayan eksiksiz bir ürün dokümantasyonu yayımlıyor; her modelin tam teknik özelliklerini, itme kuvveti tablolarını ve çizimlerini içeren resmî bir ürün sayfası var - örneğin T-Motor resmî sitesi. İtme kuvveti verileri, sargı özellikleri ve pervane önerileri için birincil kaynak üreticidir; ToBMS ise keşif katmanını aranabilir ve karşılaştırılabilir tutar.

Sonraki adımlar

Amaç araştırmak değil adayları daraltmak ise platformdaki üç araç sırayla işi görür. Tüm modelleri ve teknik özellikleri yan yana görmek için UAV motorları kategorisi incelenebilir; Seçim ile adaylar KV, kütle ve güce göre filtrelenebilir, ardından Ürün karşılaştırma alanında karşı karşıya konulabilir. Kaldırma amaçlı tahrik yerine yarış veya sabit kanat görevi etrafında kurulan hava araçları için Dron motorları kategorisi bu aralığı ayrıca ele alıyor.

Kısa özet: pervane ve paket gerilimi sabitlenmeli, havada asılı kalma noktasındaki itme kuvveti ile akım okunmalı, boyutlandırma 180 saniyelik tepe değere değil sürekli akıma göre yapılmalı, ardından kütle, mil ve montaj hava aracına karşı doğrulanmalıdır. Geri kalan her şey - kablo uzunluğu, adaptör tipi, ESC zamanlaması - bu dört kararın aşağısında yer alır.