Пълно ръководство за двигатели с дронове: видове, живот, избор и често задавани въпроси

 

Това е първият въпрос, който много начинаещи срещат, когато влязат в контакт с дронове: "Дроновият мотор използва ли променлив ток или DC?" На пръв поглед това звучи като основен електрически въпрос, но включва комбинацията от структура на двигателя, тип захранване и метод за управление.

 

Бърз отговор: Повечето дронове използват DC Motors

По -точно, повечето дронове използват DC Motors без четки (BLDC за кратко). Те се захранват от литиеви батерии, които извеждат постояннотоково напрежение.и електронният контролер на скоростта (ESC) контролира реда, в който трифасните намотки на двигателя се захранват, за да задвижват въртенето на двигателя.

 

Докато работи, ESC преобразува DC в трифазни променливи сигнали, типично синусоидни или квадратни вълни, за да задвижва двигателя, това не означава, че двигателят по същество е променлива система. Основната му система за захранване и управление все още се основава на DC Logic.

 

Защо не конвенционален променлив мотор?

Дроновете работят на батерии, така че няма налично предлагане на променлив ток.

 

AC Motors са по -обемни, по -трудни за контрол и неподходящи за леки дронове;

 

DC Motors реагират по -бързо, което улеснява бързото регулиране на скоростта и контролирането на отношението на полета.

 

Следователно, от енергийната адаптация до контролната реакция, DC двигателите са най -добрият избор за захранващите системи на БЛА.

 

В дроновите системи,Моторите могат да бъдат разделени на две категории: четка DC Motors и DC Motors без четки (BLDC) . Въпреки подобни имена, двете се различават значително по структура, производителност и приложение.

 

Черен двигател: проста структура, но постепенно елиминирана

Четмените двигатели използват въглеродни четки и комутатори, за да превключват посоката на тока. Те имат прости методи за контрол и ниски разходи. Те се използват главно при някои нискотарифни, дронове с ниско натоварване или модели на играчки. Ключово предимство е простата операция за включване и игра. Те обаче страдат от бързо износване, по -ниска ефективност и ограничен експлоатационен живот. Типичният живот варира от 1, 000 до 3, 000 часа или експлоатационен живот от около 1 година.

 

Мотор без четки: По -ефективен и основен избор

Безчетковият двигател елиминира механичната структура на комутацията и се контролира от електронен контролер на скоростта (ESC), така че има следните предимства:

Без механично износване, по -дълъг служебен живот;

 

По -бърза реакция на скоростта и по -прецизен контрол на полета;

 

Висока ефективност, по -малко топлина и по -добра производителност на живота на батерията;

 

Нисък шум, което ги прави идеални за приложения като въздушна фотография.

 

В наши дни, от потребителски дронове до индустриални платформи, безчетните двигатели са се превърнали в абсолютен мейнстрийм, особено подходящ за сценарии с големи товари, чести полети и високи изисквания за стабилност.

 

Животът на двигателя е пряко свързан с дългосрочната стабилност и разходите за поддръжка на дрона. Особено при търговски или високочестотни сценарии за полети, издръжливостта на двигателя е една от ключовите точки, на които трябва да се обърне внимание при избора на модел.

 

Черен мотор: Кратък живот, подходящ за еднократна или лека употреба

Поради непрекъснатото триене между въглеродните четки и комутатора, четният двигател постепенно ще се износва по време на работа, което ще доведе до намалена ефективност, повишено генериране на топлина и в крайна сметка деградация на производителността. Най -общо казано:

Служителният живот е около 1000 ~ 3000 часа;

 

Ако летите често, обикновено трябва да го замените след около година;

 

Подходящ за нискотарифни дронове или рядко използвано оборудване за преподаване/развлечение.

 

Мотор без четки: по -дълъг живот и по -стабилен

Безчетков двигател елиминира структурата на физическото триене и износването му е концентрирано главно в лагерната част, така че общият живот е по -дълъг.Ако се използва правилно и се извършва основна поддръжка (като хидроизолация, прахообразна и редовно почистване):

Животът на обслужването може да достигне повече от 5, 000 часа, дори далеч надвишаващ експлоатационния живот на батерията и багажника;

 

Той също може да поддържа добра ефективност и реакция при дългосрочна работа;

 

Той е особено подходящ за платформи за БПЛА, които изискват висока надеждност, като въздушна фотография, селско стопанство и проверка.

 

Разбира се, без значение какъв двигател, животът му се влияе и от следните фактори:

По -голямото натоварване и честите полети ускоряват износването на двигателя.

 

Лошо разсейване на топлината: Непрекъснатите високи температури ускоряват носенето на лагера;

 

Ниво на защита: Дали двигателят има водоустойчива и прахоустойчива структура е свързано с неговата екологична устойчивост.

 

Този въпрос може да изглежда прост, но всъщност е тясно свързан със структурата на дрона. Броят на двигателите определя стабилността на полета, капацитета на натоварването и сложността на контрола на целия дрон.

 

Мулти-роторни дронове: квадрокоптери са основните

Най-често срещаните потребителски и търговски дронове са почти всички много ротори дизайни, които са разделени на следните категории според броя на двигателите:

Име на модела	Брой двигатели	Функции и приложения
Квадрокоптер	4	Най -често срещаният, подходящ за въздушна фотография, пресичане и ежедневен полет
Хексакоптер	6	Подобрен товарен капацитет и излишък за промишлена/селскостопанска употреба
Октокоптер	8	Капацитет с висока натоварване, подобрена толерантност на повредите, използвана за професионална въздушна фотография и проучване
Tri-Rotor / Twin-Rotor	2~3	Наблюдавани най-вече при фиксирано крило или хибридни дронове

 

Най -общо казано, всеки ротор изисква мотор. Колкото повече ротори има, толкова по -сложна ще бъде системата за управление, но стабилността на полета и носещата способност също ще бъде подобрена.

 

Дронове с фиксирано крило: 1 ~ 2 мотора

За разлика от мулти-роторните дронове, дроновете с неподвижно крило обикновено използват само един основен задвижващ двигател (понякога с мотор за излитане и вертикално и кацане), който е подходящ за полет на дълги разстояния и по-дълга издръжливост, но има по-високи изисквания за пространство за излитане и кацане.

 

Почти всеки, който е използвал дрон, е имал този опит: щом стартира моторът, целият самолет веднага излъчва високочестотен "бръмчащ" звук, особено по време на излитане и ускорение. Така че защо моторът на дрона е толкова силен? Ключът към проблема не е самият двигател.

 

Истинският "източник на шум" е витлото

Основният източник на шум в дронове е турбуленцията на въздуха и аеродинамичното влачене, причинено от бързо завъртане на витлата по време на високоскоростно въртене, а не от електромагнитния или механичен шум на двигателя. Конкретно:

Колкото по -висока е скоростта, толкова по -насилствено е нарушението на въздуха и толкова по -силно е шумът;

 

Колкото по -голям е витлото и колкото по -стръмен е терена, толкова по -забележим звук на срязване на вятъра;

 

Когато лети с висока скорост или с тежък товар, моторът трябва да извежда въртящ момент при висока скорост, което води до увеличаване на шума.

 

Самата структура на двигателя също влияе върху шума, но е по -малка

Безчестните двигатели обикновено са по -тихи от четките, защото нямат триене на въглеродна четка;

 

Методът на контрол също е уместен. Например, контролът на квадратната вълна има тенденция да генерира по-високочестотен шум от FOC на синус-вълната.

 

Но като цяло самият мотор отчита само малка част от източника на шума.

 

Предложения за намаляване на шума

Изберете по-тих дизайн на витлото (напр. Надворен връх на витлото, остриета за намаляване на шума);

 

Опитайте се да избягвате дългосрочни полети с пълно натоварване;

 

Използването на висококачествени двигатели и ESC на синусоида може допълнително да намали системния шум.

 

Изборът на правилния двигател е предпоставката за осигуряване на стабилен, безопасен и ефективен полет на дрона. Особено в самостоятелно сглобени или персонализирани полетни платформи, изборът на двигатели трябва да се комбинира с множество параметри, а не само „гледане на захранването".

 

1. Общо тегло има значение

Двигателната тяга трябва да е достатъчна, за да преодолее теглото на цялата машина, включително следното:

Багажник за самолети

 

Батерия

 

Контролери, GPS, сензори и други електронни системи

 

Полезен товар (напр. Камера, система за пръскане)

 

Често препоръчителното съотношение на тяга към тегло е 2: 1 до 3: 1, тоест:

 

За 2 кг дрон всеки мотор в идеалния случай трябва да достави 1–1,5 кг тяга.

 

В квадрокоптер всеки мотор трябва да осигури поне 500 г стабилна тяга.

 

2. Размерът на рамката определя комбинацията от витлото и двигателя

Моторът не работи изолирано-той трябва да бъде сдвоен с правилния размер на витлото. Размерът на витлата е ограничен от междуосието и дължината на ръката на рамката на дрона.

Големите витлети (като тези по-големи от 12 инча) са подходящи за двигатели с ниски kV, които са подходящи за въздушна фотография и задачи за носене на товари;

 

Малките витлети (като 5- инч и 6- инч) са подходящи за двигатели с висок kV и са подходящи за състезателни или бързи маневри.

 

Колкото по -голяма е структурата на рамката, толкова по -голям е размерът на двигателя и толкова по -голям е капацитетът на разсейване на топлина, който може да се използва, но теглото на цялата машина също ще се увеличи съответно.

 

3. Други параметри: съвместимост на напрежение, ток и ESC

Номиналното напрежение на двигателя трябва да съответства на батерията (например 6S батерия може да бъде адаптирана към двигател, който поддържа 22.2V напрежение).

 

Максималният ток влияе върху избора на ESC и трябва да бъде запазен 20-30%;

 

Ако се използва с високоефективни ESC (като FOC ESC), се препоръчва да се изберат двигатели с нисък до среден kV с бърза реакция и стабилен въртящ момент.

 

При закупуване или сравняване на двигатели с дронове, параметърът "kv стойност" често се споменава. Много хора смятат, че колкото по -висок е KV, толкова по -силен е моторът и толкова по -бързо ще лети, но това не е така.

 

Каква е стойността на KV?

KV стойността се отнася до скоростта, която двигателят може да генерира при условия без натоварване за всяко приложено 1V напрежение (в RPM/V). Например, 1 000 kV има теоретична скорост на без натоварване от 10 000 об / мин при 10V напрежение.

 

Той отразява характеристиките на скоростта на двигателя, а не като цяло качество.

 

По -висока стойност на KV ≠ по -добър двигател

Висока KV двигател: бърза скорост, но нисък въртящ момент, подходящ за леко товар, краткосрочен високоскоростен полет (като състезателни дронове);

 

Нисък KV мотор: Бавна скорост, но висок въртящ момент, по -подходящ за приложения с тежки товари и високи изисквания за стабилен полет (като въздушна фотография и селскостопански дронове);

 

В допълнение, стойността на KV също влияе върху вида на витлата, които можете да използвате:

Моторите с висока KV обикновено са сдвоени с къси витла;

 

Ниските KV двигатели са подходящи за големи витла, което спомага за подобряване на тягата и ефективността.

 

Как да определим подходящия диапазон на KV?

Това зависи от няколко фактора:

Напрежение на батерията: Колкото по -високо е напрежението, толкова по -голяма е действителната скорост и стойността на KV трябва да бъде по -подходящо намалена;

 

Размер на острието: Големи остриета с нисък KV, малки остриета с висок KV;

 

Полетна мисия: Ако имате нужда от маневреност, изберете висок KV; Ако имате нужда от стабилност и издръжливост, изберете нисък KV.

 

Изправени пред голямо разнообразие от двигатели на пазара, много хора имат този въпрос: кой да избера? Има ли универсално "най -добър" мотор? Всъщност в областта на дроновете няма абсолютно „най -добър" двигател, само този, който най -добре отговаря на нуждите на вашия полет, структурни условия и бюджет.

 

Първата основа за избор на двигателя: Теглото на машината

По -тежките дронове изискват по -мощни двигатели, за да излитат гладко и да поддържат стабилен полет. Това включва не само теглото на самата рамка, но и теглото на батерията, системата за управление на полета, витлата и полезния товар (като камери, пръскачки) и т.н.

 

След като се определи общото тегло, общата тяга, изисквана от двигателя, може да бъде изведена и след това диапазонът на тягата, който всеки двигател трябва да има, може да бъде изчислен въз основа на броя на осите.

 

Например:

За дрон Quadcopter с общо тегло 4 кг се препоръчва тягата на всеки мотор да бъде най -малко 1,5 кг ~ 2 кг, оставяйки известна излишък, за да се осигури стабилен полет.

 

Втора основа: Размер на багажника

Размерът на рамката на дрона определя дължината на витлата, която можете да използвате, което от своя страна влияе пряко върху избора на двигателя:

По-големите рамки могат да бъдат сдвоени с големи витлети + двигатели с нисък kV за подобряване на ефективността и стабилността;

 

По -малката рамка ограничава дължината на острието и трябва да бъде съчетана с висок KV двигател, за да се увеличи скоростта, за да компенсира тягата.

 

С други думи, двигателят, витлата и рамката са свързани заедно и не могат да се разглеждат отделно.

 

Третата основа: Полетна мисия

Различните сценарии на мисията имат различни изисквания за изпълнение на двигателите:

За задачи като въздушна фотография и проверка, стабилността, ниската ефективност на шума и издръжливостта на двигателя са по -важни;

 

Състезанията, летящите дронове и други сцени изискват ускорение, скорост на реакция и експлозивна сила на мотора;

 

Платформите като селско стопанство и логистика изискват двигатели с нисък KV, висок въртящ момент и голям товарен капацитет.

 

Ако търсите високоефективни, стабилни и надеждни моторни решения за различни видове дронове, VSD осигурява множество модели без четки за външни роторни двигатели, обхващащи широк спектър от нужди на приложението от леки дронове на кръстосани страни до въздушна фотография и селскостопански платформи.

 

VSD Hot-Sell Model Models с един поглед:

модел	KV диапазон на стойността	Препоръчителни приложения	Максимална тяга
5315 двигател на дрона	380kv	Индустриална въздушна фотография/мулти-роторна логистична платформа	9034g
4720 ДРОН МОТОР	420kv	Селскостопански дронове/инспекционни дронове	7232g
3115 двигател на дрона	900–1520KV	Средно размер проучвания, въздушна фотография и носеща полетна платформа	4185g
2808 двигател на дрона	1300–1950KV	Въздушна фотография и тренировъчен самолет със среден товар	2910g
2812 двигател на дрона	900kv	Издръжливост Мулти-Ротор, стабилна полетна платформа	2710g
2807 двигател на дрона	1350–1750kv	Гъвкава многооси платформа, екологична проверка	2728g
2306 ДРОН МОТОР	1800–2400kv	Крос-кънтри дронове, състезателни дронове	1683g
2207 двигател на дрона	1960kv	Лек FPV, самолет на входно ниво	1702g

 

Защо да изберете VSD Motors?

Разнообразие от опции за персонализиране на KV, които да съответстват на различни платформи за напрежение (3S ~ 12s)

 

Пълни тестови данни и отчет за производителността за всеки двигател

 

Преди да напусне фабриката, тя е претърпяла статично тестване + тестване на тягата + проверка на стареене с висока температура

 

Може да предостави предложения за съвпадение на ESC, адаптиране на витлото, OEM/ODM услуги

 

Имате нужда от подробни спецификации или технически съвети? Чувствайте се свободни да се свържете с нас за ръководства за продукти, проби или техническа консултация. Подкрепяме и сътрудничеството по проекти.