Что значит 1000kv на двигателе

Что значит KV? Характеристики и маркировка бесщеточных двигателей

Skip to entry content

Возможно, вы встречали маркировку бесщеточных (бесколлекторных) двигателей в описаниях квадрокоптеров или вы хотели бы подобрать двигатель для дрона собственной сборки. И если вы когда-нибудь задумывались, что обозначает эта маркировка, нанесенная на двигатель, то эта статья объяснит вам как ее расшифровать, и поможет вам при оценке параметров дронов или моторов к ним.

Расшифровка маркировки стандартного бесщеточного мотора для дрона

Номера на двигателе: x2204S-16 и KV: 2300, некоторые детали маркировки зависят от производителя, но международно-признанными элементами маркировки являются 4-значный код размеров двигателя и параметр KV.

• 2204: представляет размеры корпуса двигателя и разбивается на 2 части; первые два числа – диаметр корпуса двигателя; последние 2 числа — высота. Этот код может быть в середине других букв и номеров моделей моторов, но его легко выделить, как отдельное 4-значное число.
  • С двигателем SunnySky мы получаем:
    • 22 мм – диаметр корпуса двигателя,
    • 4 мм – высота корпуса двигателя.
• KV: 2300: KV устанавливает соотношение между вольтами и оборотами в минуту. Вообще, этот параметр измеряется без нагрузки, поэтому добавление пропеллеров (и шестерен) уменьшит фактические наблюдаемые обороты. KV – это хороший способ определить максимальные обороты, которые может достигнуть ваш двигатель. Меньший KV означает больший крутящий момент, так что на каждый оборот будет тратиться больше энергии на вольт. Двигатель с высоким KV будет вращаться быстрее, но будет менее мощным. Может быть достаточно сложно найти идеальный двигатель для вашей сборки, поэтому мы рекомендуем начинать с рекомендуемой конфигурации.
  • С двигателем SunnySky мы получаем:
    • KV2300 означает, что двигатель будет вращаться 2300 об/мин на вольт, приложенный к двигателю.

Что еще нужно знать о двигателе для дрона?

Одной из важных вещей, отсутствующих в стандартном коде, является диаметр вала. Этот параметр должен быть обязательно приведен на странице характеристик продукта или в спецификации. Знание параметра потребуется для подбора правильного размера пропеллера и соединения.

Вам нужен бесщеточный мотор?

Существует огромное количество продавцов онлайн, и интернет-магазин Banggood также специализируется на запчастях к дронам, поэтому, если вы ищете выгодную цену, обязательно ознакомьтесь с предложениями по бесщеточным двигателям на Banggood.

Оставайтесь на связи!

Если Вы хотите быть в курсе всех последних новостей, обзоров, сенсаций и слухов о дронах, подпишитесь на нашу группу ВКонтакте или подпишитесь на нашу новостную рассылку по e-mail.

Эффективный квадрокоптер

При создании коптера одним из важнейших параметров является время автономного полёта. Если вы хотите, что бы ваш коптер летал как можно дольше, моторы и их несущие винты должны работать в оптимальном режиме с максимальным КПД. Для решения данной задачи нами был спроектирован специальный измерительный стенд, речь о котором и пойдет в данной статье.

Мы занимаемся созданием бесколлекторных моторов и недавно у нас был заказ на мотор для квадрокоптера с тягой не менее 2 Кг на каждый винт. До этого мы не делали моторы под воздушный винт и нам был необходим метод измерения и стенд для мотора с винтом.

Прежде чем начать выбирать оптимальный мотор и винт под него, сперва нужно разобраться какие потери возникают в моторах.

Основными источниками потерь в бесколлекторных моторах являются железо статора и его обмотка.

Потери на железе возникают из-за его перемагничивания. Данные потери условно можно считать пропорциональными оборотам мотора и они задают минимальную потребляемую энергию мотора. Так, например, если вы возьмете большой и мощный мотор для маленького коптера с маленьким винтом, то ничего хорошего у вас не получится. Мотор просто будет вращаться вхолостую с нулевым КПД и греть железо в статоре.

Потери в медной проволоке наоборот не зависят от оборотов, а зависят от тока/потребляемой мощности. Данные потери ограничивают максимальную мощность, которую способен выдать мотор не перегревшись.

Вторым важным элементом при выборе мотора является винт. Малые винты обладают более низкими показателями эффективности г/Вт(1 грамм подъёмной силы/1 Ватт потребляемой мощности), но маленькие винты более динамичны и позволяют быстро набрать скорость на гоночных коптерах. Для достижения максимального времени полёта винт должен соответствовать максимально эффективному режиму работы мотора.

Однако если мы захотим подобрать оптимальные комплектующие для своего коптера, то мы столкнемся с большой проблемой при их выборе. Производители дают минимальный набор характеристик для своего товара. По винтам вообще невозможно найти какой либо информации кроме их размера.

Функционал стенда

На данный момент несколько производителей уже представили на рынок свои стенды. Однако их возможности не сильно превосходит функционал кухонных весов. И данные стенды не способны дать всех характеристик при работе мотора.

Нам же от стенда были необходимы следующие параметры: потребляемая мощность, обороты мотора, тяга винта, момент создаваемый винтом, КПД мотора, эффективность мотора, винта.

Исходя из этих параметров мы спроектировали конструкцию стенда и снабдили его всеми необходимыми датчиками.

Для измерения силы тяги и момента были выбраны хорошо распространённые сейчас датчики с тензосопротивлением. Они обладают хорошей жесткостью и высокой точностью измерения и очень удачно подходят по своей конструкции.

Для измерения остальных параметров были выбраны стандартные для этого датчики: полупроводниковое термосопротивление для температуры, акселерометр для замера вибраций, датчик тока на эффекте холла для измерения тока и делитель для напряжения…

Сердцем нашего стенда является микроконтроллер ATMega328 на плате Arduino Nano. Он собирает показания с датчиков, обрабатывает их и выводит на экран. Данный микроконтроллер оптимально подходит для данной задачи. Он обладает минимальной ценой, не привередлив к питанию, стабилен и имеет достаточное количество интерфейсов для данной задачи.

В результате нашей работы был получен стенд со следующими параметрами:

• Питание через BEC модулю контроллера 5-9В, либо через micro USB
• Измерение тяги до 5Кг с точностью +-5г
• Измерение момента до 3Кг/см с точностью +-5г/см
• Измерение напряжения до 30В с точность +-0.2В
• Измерение тока до 30А с точностью +-0.1А
• Измерение КПД с точностью +-2.5%
• Возможность измерения оборотов винта в диапазоне 1000-15000RPM
• Возможность измерения относительных вибраций.(Можно использовать этот параметр для балансировки мотора с винтом путём уменьшения параметра вибраций)
• Измерение температуры мотора (*на данный момент не полностью реализовано в стенде, нами использовался отдельно подключенный датчик)
• Возможность управления педалью “газа” прямо с пульта

Тестирование

Мы испытали наш стенд на распространенном китайском моторе 2212 и на нашем моторе.

Китайский мотор во всём диапазоне не смог выдать КПД выше 50%, а его эффективность составила около 4-5г/Ватт. Наш же смог показать КПД выше 70%, при этом он работал на минимуме своей мощности(тест был в пике до 500Вт, теоретический максимум 1500Вт), т.к. размер тестируемого винта маловат для него и с большем винтом КПД только возрастёт. Эффективность же у нас получилась 9г/Ватт. Так что даже с учетом гораздо большего веса мотора, даже небольшой коптер с нашим мотором смог бы летать дольше.)

Экономный вариант

Стенд описанный в данной статье является достаточно сложным и предназначен для точной проработки силовых агрегатов дрона. Для случая, когда охото сэкономить и узнать просто тягу мотора, нами был сделан простой, дешевый адаптер способный выполнить данную функцию.

Данный адаптер крепится одним концом к мотору, вторым к бутылке с водой. Бутылка устанавливается на весы. Далее мотор запускается и тяга измеряется по показаниям весов.

Крепление на адаптере сделано универсальным и подходит практически под все распространенные моторы. На втором конце адаптера находится резьба для накручивания на 5ти литровую бутылку.

Что значит 1000kv на двигателе

Электрическая силовая установка для кордовой модели.

В прошлый раз я рассуждал о безопасности и о том, как правильно подобрать размер и мощность электродвигателя. Сегодня я буду говорить об аккумуляторах, регуляторах скорости вращения двигателей и таймерах – немного подробнее, чем раньше.

Итак, как нужно выбирать батарею?

В примере с нашим двигателем в прошлом месяце мы решили, что нам нужен двигатель, который может поддерживать скорость вращения 9800 об/мин воздушного винта 11 х 5,5.

Вы скажите: О’Кей, мне идеально подходят параметры движка Turnigy 35-42D 1000KV. – Потому что этот двигатель, по паспорту его изготовителя, при номинальном напряжении питания развивает мощность 605 Вт, имеет максимальный К.П.Д. при токе потребления от 22 до 35 Ампер и его максимальный потребляемый ток равен 40 А.

Таким образом, получается, что этот мотор будет иметь следующее число оборотов: 1000KV x 14,8 Вольт (с аккумуляторной батареей 4S) = 14800 об/мин или 1000 x 11,1 (с аккумуляторной батареей 3S) = 11100 об/мин, то есть, гораздо больше, чем нам нужно – больше запланированных нами 9800 об/мин. Регулятор скорости (ESC) может помочь замедлить вращение двигателя, но никак не сможет заставить двигатель вращаться быстрее, чем мы только что рассчитали.

Ладно, допустим, что при аналоге полностью открытого дросселя мы рассчитываем, что двигатель разовьет мощность 605 Вт, которую мы сможем-таки использовать, и выберем для этого батарею с напряжением 11,1 Вольт. Вспомним закон Ома: P = V x I, то есть, мощность равна произведению напряжения на силу тока. Тогда получается, что мощность 605 Вт = 11,1 Вольт x (Х) Aмпер. Поменяв местами члены уравнения, получаем: Ток (Aмпер) = 605/11,1 = 54,5 Ампер! Этот ток для нашего двигателя явно великоват, возьмем батарею с напряжением 14,8 Вольт, и что получим? Ток потребления двигателя (A) = 605/14.8 = 40.8 Aмпер – при аналоге «полностью открытого дросселя». Так уже лучше.

Теперь становится ясно, что нам совсем не хочется гонять двигатель при аналоге «полностью открытого дросселя», потому, что тогда скорость вращения двигателя будет равна 14800 об/мин.! Но нам-то нужно всего 9800 об/мин. Соотношение 9800/14800 составляет, в процентном выражении, 66%, а это уже означает, что у двигателя нашей авиамодели будет достаточный запас мощности с аккумуляторной батареей 4S.

Хорошо, а какова емкость этой самой батареи 4S? Проще говоря, сколько в ней Ампер-часов? Нам нужно обеспечить 6-минутный полет. 6 минут – это 1/10 доля часа. Чуть раньше мы сосчитали необходимый ток, потребляемый двигателем, он равен 40,8 Aмпер (естественно, при аналоге «полностью открытого дросселя»), а теперь выясняется, что нам нужно «открыть дроссель» всего на 66%, то есть сделать так, чтобы двигатель потреблял всего 27 Ампер (где-то около 27 Ампер, если быть точными). То есть, нужно обеспечить силу тока 27 ампер в течение одной десятой доли часа, — шести минут. Выходит, нам нужен аккумулятор емкостью всего лишь 2,7 Ампер-Часа (2700 миллиампер-часов). Но эта величина тоже достаточно условна, потому что во время полета ток потребляемый двигателем не будет оставаться постоянным – он будет то возрастать, то понижаться.

Выше я уже упоминал, по опыту известно, что авиамодель за один полет расходует приблизительно 80% своей емкости. Само-собой мы хотим, чтобы аккумуляторная батарея служила и сохраняла работоспособность как можно дольше – но чтобы при этом ее емкости хватало на весь полет.

Используя приведенное выше эмпирическое правило для расчета параметров и выбора батареи, мы должны увеличить емкость (и мощность) батареи на 20%. Простой арифметический расчет дает следующее: 2700 = 4/5, то есть, к первоначально рассчитанной емкости аккумулятора нужно добавить 675 миллиампер-часов, и мы получим в итоге необходимую емкость: 3375 миллиамер-часов.

Как Вам известно, в продаже есть аккумуляторы только с несколькими фиксированными параметрами емкости, так что выбирать придется не в точности, что нам нужно, но нечто с емкостью, как можно более близкой к нашему расчетному значению. Ближайшим значением оказывается 3300 миллиампер-часов.

И все равно, все, изложенное выше – это чистая теория. Потому, что на практике в игру вступают масса модели и параметры воздушного винта, направление и сила ветра во время выполнения полета, число выполняемых маневров и фигур пилотажа и многое, многое другое. Тем не менее, расчеты дали нам некую базовую величину, от которой можно танцевать дальше. Так, например, мне теперь достоверно известно, что модель массой 50 унций (1417гр.) при числе оборотов двигателя 9500 об/мин. в течение 6-минутного полета расходует 2200 миллиампер-часов, а это значит, что я вполне могу обойтись аккумуляторной батарей емкостью в 3000 миллиампер-час.

Подтвердить правильность теории может только практика, а в нашем случае – полет модели. Начните с аккумуляторной батареи, емкость которой соответствует Вашим (то есть, нашим) расчетам. Если потребуется, замените ее батареей меньшей или большей емкости. Как узнать, в какую сторону «сместить» емкость аккумулятора? – Очень просто, по показаниям Вашего зарядного устройства для литиевой батареи: она покажет, сколько ампер-часов нужно «дозагрузить» до полной зарядки. Другой способ точнее определить емкость аккумуляторной батареи – это измерить напряжение на ее клеммах сразу после полета, и высчитать, насколько оно упало ниже номинала, и сколько осталось.

Электронный регулятор скорости (ESC).

В настоящее время существует два типа ESC.

1. Простейший ESC, который всего лишь регулирует число оборотов двигателя – причем, довольно грубо, с большим «люфтом» — и с минимальным количеством дополнительных «умных» функций. Эти приборы дешевы и подходят для несложных спортивных авиамоделей. Эти регуляторы должны обеспечивать возможность постепенно «открывать дроссель» (повышать ток в обмотке двигателя) во время полета, чтобы компенсировать падение напряжения аккумуляторной батареи и сохранить постоянную скорость полета при прохождении зачетной дистанции. Это значит, что вместе с таким простейшим регулятором скорости Вам придется использовать таймер – и с его помощью компенсировать падение напряжения батареи. Вы легко можете представить, насколько далека от идеала будет точность управления скоростью с помощью такого электронного тандема. Тем не менее, для огромного числа моделистов-любителей этого вполне достаточно и они вполне счастливы, зная, что хотя скорость модели меняется в ту или иную сторону, то лишь на очень небольшую величину. Естественно, цена таких ESC невелика – порядка 25-50 долларов США.
2. Второй тип ESC – контроллер с функцией Governer. Если Вам нужно, чтобы двигатель в с е г д а имел абсолютно точное число оборотов, например 9000 об/мин, — от взлета до посадки, как в программе воздушной акробатики, то Вам нужен именно такой ESC. Управляющий режим имеется у многих ESC, так как именно такой режим используется в моделях вертолетов, то только в одном из них предусмотрена «ЛИНИЯ УПРАВЛЕНИЯ» то есть режим контроллера для трех фиксированных скоростей вращения двигателя – причем, каждую из этих трех скоростей вы можете задать самостоятельно. Этим ESC является модель Castle Creations Phoenix ICE LITE 50. Кстати, этот ESC имеет также регистратор-самописец, который поможет Вам прокрутить все изменения параметров работы двигателя во время полета, например, ток в обмотке двигателя, темп и профиль падения напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, число оборотов двигателя, температуру и многое другое – за весь полет. Такие самописцы-регистраторы выпускаются и в виде отдельных блоков (например logger EagleTree) и могут подключаться к ESC других моделей. Факт наличия встроенного блока-регистратора повышает цену ESC на порядок по сравнению с другими. Иными словами, если Ваша модель – ВОЗДУШНЫЙ АКРОБАТ, не скупитесь, поставьте на нее ICE LITE 50. Поверьте на слово: Ваша модель стоит того!

Поскольку существует два типа ESC, то и типов таймеров, используемых совместно с ними, тоже два.

1. Для простых ESC нужен таймер, который является простейшим электронным аналогом дроссельной заслонки и имитирует ее м е д л е н н о е открывание от начала до конца полета; без этой несложной функции скорость полета модели будет постепенно падать – в соответствии с постепенным падением напряжения на клеммах аккумуляторной батареи.
2. ESC — контроллер нуждается в подаче постоянных сигналов управления аналогом дроссельной заслонки – потому что скоростью вращения двигателя такие ESC управляют самостоятельно. Тем не менее, ESC контроллер, как я уже говорил выше, может поддерживать три заданные пользователем фиксированные скорости вращения двигателя. Таймер тоже можно регулировать – и тем самым легко менять число оборотов двигателя – либо простым изменением положения переключателей в многоканальном матричном ДИП-переключателе, либо вращением прецизионного переменного резистора в прямоугольном корпусе, как на рисунке. Я не буду вдаваться в подробные и занудные пояснения насчет того, как это все работает, скажу проще: можно выбрать соответствие одному из трех положений дроссельной заслонки – высокооборотное, среднее и низкооборотное.

Так что вам обязательно придется выбрать для своего электронного регулятора скорости подходящий по типу и сложности таймер.

Что до меня, то я пользуюсь таймером фирмы «Уилл Хьюбин» (Will Hubin Timer). Есть и другие, столь же удобные, например фирмы ZTRON, но я сохраняю верность «Уиллу Хьюбину» — он мне нравится за то, что постоянно совершенствуется. Для простых ESC Вам лучше других подойдет модель таймера FM-0c этой фирмы. Он позволяет регулировать число оборотов двигателя в пределах от 50% до 100% номинальной (паспортной) частоты вращения и время полета от 1 минуты 45 секунд до 6 минут. И то, и другое можно быстро и просто отрегулировать прямо на летном поле – вращая верньер регулятора. Для ESC контроллеров Вам потребуется таймер модели FM-2. В нем предусмотрена регулируемая задержка времени, дающая вам запас времени, во-первых, достаточный чтобы добежать до ручки управления, во-вторых, задать продолжительность полета и в-третьих, график переключения между тремя фиксированными скоростями вращения двигателя с помощью ESC модели Castle ICE. Этот таймер также можно запрограммировать для работы с ESC нескольких других марок. Цена таймера обычно колеблется в пределах 15-20 долларов США.

Кстати, о НОВИНКАХ:

Уилл Хьюбин приступил к выпуску Универсальной системы управления полетом FM-9 (Universalflightmanagersystem). Вот что говорит об этой системе сам Уилл: Система представляет собой миниатюрную, сверхлегкую печатную плату, устанавливаемую на авиамодели, и программатор – блок дистанционного программирования, с помощью которого можно задавать разнообразные полетные параметры – почти для всех существующих типов электронных регуляторов скорости и для всех режимов полета. Миниатюрная печатная плата имеет шестиполюсный стандартный разъем для подключения к программатору, из шести контактов разъема три служат для подключения таймера к ESC после завершения программирования. Единственные электронные компоненты на печатной плате — это микроконтроллер и кнопка запуска таймера (или контактные площадки для подпайки проводов, для удаленной стартовой кнопки). Весь программатор помещается в небольшой пластмассовой коробочке белого цвета размером 63 х 102 х 38 мм. С ее помощью можно задать следующие параметры: продолжительность полета модели — с точностью до секунды от 1 минуты до 9 минут 59 секунд), время задержки (с момента выдачи двигателем подтверждающей «метки») от 2 до 59 секунд, режим регулятора скорости и фиксированное число оборотов.

Программатор имеет встроенные калибровки для установки фиксированного числа оборотов в регуляторах скорости Phoenix, SchulzeF2B, JetiSpin и Hacker, так что пользователь имеет возможность выбирать необходимую скорость вращения двигателя для того или иного полета (при условии, что выбранное Вами сочетание «двигатель/батарея/ESC» позволяет напрямую задавать то или иное число оборотов перед полетом и регулировать его во время полета в пределах 50-100% выбранного числа оборотов, но при этом важно помнить, что только этот программатор обеспечивает исключительную точность выбора параметров, а также исключительную их повторяемость или воспроизводимость, так что можно, в частности, в любой момент вернуться к тем значениям скорости вращения двигателя, которые были подобраны ранее для различных погодных условий во время полета). Пользователь может по своему усмотрению увеличить или уменьшить фиксированное число оборотов на величину, соответствующую изменению положения дроссельной заслонки на 0,5 или на 1% (ступенчатая регулировка, 200 ступеней в диапазоне 0-100%). Если же программатор используется совместно с несложным ESC, в котором отсутствуют функции программирования и фиксированного числа оборотов, то можно запрограммировать в таймере конкретное положение дроссельной заслонки (в пределах от 15% до 100%) и задать режим компенсации разряда аккумуляторной батареи во время полета (15 различных «типичных» профилей компенсации падения напряжения батареи).

Цена программатора – 75 долларов США, плата таймера FM-9, устанавливаемая на авиамодели, стоит всего 8 или 10 долларов (за 10 долларов – с выносной стартовой кнопкой).

На этом я заканчиваю свое повествование в трех частях об электрической силовой установки для кордовых авиамоделей. Надеюсь, что кому-то эта информация принесет пользу, а кому-то позволит сделать первый шаг в данном направлении.

Как правильно подобрать двигатель для квадрокоптера?

Доброго времени суток, дорогой читатель. Сегодня мы поговорим о том, что поднимет твой летательный аппарат на новые высоты… ну или хоть на какие-то. Речь пойдёт об электромоторах. Я расскажу тебе о том, как выбрать двигатель для квадрокоптера твоей мечты, и о многих других нюансах, связанных с этой темой. Поехали!

Коллекторные vs бесколлекторные

Первым, с чем ты столкнёшься при выборе будут эти два термина. Это две разных реализации двигателей. Главное отличие – расположение обмотки.

Спонтанный ликбез:
Статор – неподвижная (статичная) часть движка.
Ротор – вращающаяся (rotation) часть.

Коллекторные

Обладает щеточно-коллекторным узлом. Коллектор, это набор контактов (обмоток), расположенных на роторе, и щётка – скользящий контакт, расположенный на статоре. Как раз наличие этой щётки и убавляет ресурс коллекторного мотора, ибо создаёт трение. Двигатель начинает вращаться при подаче на него постоянного тока, а направление вращения зависит от полярности оного. Плавно разгоняются и замедляются.

• Маленький вес и размер
• Низкая стоимость
• Прост в ремонте

• Низкий КПД
• Низкая скорость вращения
• Перегрев
• Быстрый износ

Бесколлекторные (бесщёточного типа)

Состоит из ротора с постоянными магнитами и статора, с обмотками. Изменение направления вращения осуществляется изменением полярности (Нужно поменять два провода из трёх). Разгон и замедление происходят очень быстро (рывком). Имеют разное количество полюсов. Чем их больше, тем медленнее, но с большим усилием, вращается ротор.

• Высокая скорость вращения
• Износостойкость
• Защищённость от внешних воздействий

• Стоимость
• Сложный ремонт

Тут есть нюанс. Устройство двигателя бесколлекторного типа может отличаться.

• Inrunner – Стандарт. Ротор с постоянными магнитами вращается в статоре с обмотками.
• Outrunner – Нестандарт. Здесь ротором выступает корпус, который вращается вокруг статора с обмотками.

Характеристики двигателя

Мощность (потребляемая)

Измеряется в ваттах. Чем больше мощность, тем быстрее кончится батарея. Тут всё просто

Чем больше вес, тем мощнее и медленнее (обычно). Важно помнить, что вес самого движка нужно учитывать при расчёте веса, который он должен поднять.

Энергоэффективность (КПД)

Комплексное понятие, которое зависит ещё и от батареи, контроллера, пропеллера, и даже проводов. Тут подробно останавливаться не буду- чем выше, тем лучше. Двигатель с КПД 70% тратит 70% потреблённой энергии на полёт, а 30% на обогрев окружающей среды и приближение тепловой смерти вселенной. Для бесколлекторных нормой является 90%, а для коллекторных 70%.

Температура нагрева в работе

Как ты уже понял- напрямую зависит от КПД. Чем больше греется, тем больше тратит энергии впустую.

Балансировка и уровень вибрации

По сути, это качество исполнения. Есть такая вещь как допуск. Этот те пределы, в которых отклонение от идеала не считается проблемой. Чем выше точность изготовления, тем более соосной будет система, и тем меньше будет вибраций. Иногда лучше не брать самое дешёвое.

Вибрация в двигателе ускоряет его износ, износ прочих деталей, раскручивает винтики и шумит. Неприятное явление.

Тяга, она же подъёмная сила. Это тот вес, который может поднять двигатель (включая самого себя). Но это не значит, что для двухкилограммового квадрокоптера нужно четыре двигателя. Нужен запас тяги, нужно учесть помехи, и банальную не идеальность моторов.

Формула будет примерно следующей.

Тяга одного мотора = (вес коптера * 2)/ кол-во движков
В итоге, для квадрокоптера весом 1 кг нужно 4 двигателя с тягой 500 грамм.

Это достаточно сложный параметр – обороты на вольт без нагрузки. То есть если мы имеем моторчик в 1000 kv, то при подключении его к источнику тока с напряжением 12 вольт, он выдаст 12 000 оборотов в минуту (KV*U). Однако, это всё крайне теоретически.

На практике есть нагрузка, которую создаёт пропеллер, и создаваемое им сопротивление воздуха. Из этого следует, что обороты будут ниже, или их не будет вообще, так как от КВ зависит крутящий момент. Чем выше параметр КВ, тем меньшее усилие развивает электродвигатель.

Для понимания процесса (грубый пример).

Так как электродвигатель работает из-за перемены полярности электромагнитов с определённой частотой, то кв, по сути, характеризует частоту, с которой изменяется полярность магнитов, к которым притягивается постоянный магнит. для простоты примем, что постоянный магнит на роторе. Если всё идёт по плану, то ротор проходит путь от одного переменного магнита до другого, после полярность меняется, и он идёт дальше.

Если слишком часто менять полярность, или увеличивать нагрузку, то ротор просто не успеет разогнаться и преодолеть нужный путь, и его начнёт притягивать обратно, или же он вообще не сдвинется с места. Это похоже на пробуксовку колеса авто на льду. Чем выше скорость вращения и вес авто, тем больше оно будет проскальзывать, и меньшее усилие развивать.

В итоге, никто не знает сколько нужно, ибо параметр не поддаётся простому определению. Можно просто ориентироваться на следующие цифры. Лёгкий гоночный коптер с маленькими пропеллерами имеет KV 2100—2500, а для тяжёлых, многокилограммовых аппаратов нужно брать что-то в районе 200-900 KV.

Как правильно выбрать

Есть несколько основных параметров, исходя из которых придётся выбирать. О них ниже. Прежде всего, советую перейти на сайт калькулятора Ecalc, и ознакомиться с калькулятором. Он позволит как подобрать примерную комплектацию коптера, так и рассчитать полётных характеристики уже готовой сборки. Расчёт моторов стоит начать именно с него.

Общий вес и необходимая тяга

Это пункт планировки, и возможно важнейшие характеристики. Нужно чётко понимать – сколько будет весить квадрокоптер. В общий вес идёт всё, включая пропеллеры, провода и полезную нагрузку. Исходя из формулы расчёта тяги, для достижения хороших полётных характеристик, двигатели твоего коптера должны поднимать его вес, помноженный на два.

Размер рамы и пропеллера

От размера и конфигурации рамы зависит то, сколько двигателей тебе придётся поставить, и на сколько большую диагональ пропеллеров ты сможешь использовать. Сейчас не буду вдаваться в подробности конфигурации, и рассказывать о том, как правильно подобрать раму. Просто напомню, что это ответственный узел, и на нём будет держаться всё, в том числе и тяжёлые, вибрирующие двигатели.

Запомни три простых правила.

1. Тут важно не промахнуться с размером. Пропеллеры не должны наслаиваться. Проблемы доставляет и путаница с размерами. Добро пожаловать в мир дюймов
2. Жёсткость рамы и её вес очень важны. Если есть возможность, то бери с запасом по прочности. Очень хорошо тебя показывают композитные материалы (карбоновая рама – предел мечтаний)
3. Резьбы в пластике или вообще не могут считаться за резьбы, или являются одноразовыми. Ищи или металлические вставки, или думай, как ещё зафиксировать болты

От размера лопастей зависит поведение дрона в воздухе. Большая диагональ даст большую подъёмную силу и устойчивость, в ущерб маневренности, и наоборот. Здесь надо отталкиваться от своей цели. Так же нужно учитывать то, что пропеллер создаёт нагрузку на двигатель. Обычно рекомендованный размер будет указан в спецификации.

Питание

Рекомендуемый аккумулятор тоже можно подсмотреть в спецификации. Обычная банка имеет номинальное напряжение 3.7в. При последовательном соединении суммируется напряжение, а при параллельном – ёмкость (она же время полёта). Это значит, что если ты видишь рекомендованный аккумулятор 2-3S Li-po (7,4-11,1V), то тебе потребуется два, или три последовательно соединённых литий-полимерных аккумулятора и соответствующая плата питания. В этом диапазоне всё будет работать (конечно, чем меньше- тем слабее). Параллельно можно суммировать только одинаковые блоки, но зато сколько душе угодно.

Маркировка двигателей для квадрокоптеров

На самом деле стандарта нет. Каждый лепит на свою продукцию что захочет. К счастью, есть общепринятые нормы, которые соблюдает большинство.

Первая буква отражает качество изготовления.

• «V» серия специально для ответственных мультикоптеров, изготовлена из лучших материалов при высочайшей точности сборки. Обычно, это гоночные электродвигатели, которые вращаются намного быстрее обычных
• «X» серия для моделей самолётов и мультикоптеров – середнячков. Хороший КПД, качество и сборка по терпимой цене
• «A» серия – Бюджетное решение, которое будет чуть хуже, чем предыдущие, но всё так же будет хорошо работать. Не стоит её пугаться

Первые четыре цифры, это параметры магнитопровода. Первые две –диаметр, вторые две –толщина набора. Они, на самом деле тебе не очень нужны. Не заморачивайся. Их тебе нужно знать в основном для того, чтобы понимать следующий параметр.

Спонтанный ликбез: Магнитопровод, это та часть двигателя или трансформатора, на которую намотана обмотка. Он набирается из пластин.

Количество витков

От количества витков зависит толщина провода, при равных параметрах магнитопровода. На один и тот же магнитопровод можно намотать 13 или 15 витков (к примеру). Чем больше витков, тем меньше диаметр сечения провода и выше внутреннее сопротивление. Отсюда, при равном питающем напряжении, при большем количестве витков, ток и обороты будут ниже. Это подтверждается параметром KV. Для бесщёточного двигателя с 15 витками оно будет ниже, чем у того же мотора, но с 13 витками.

Последняя буква – вид трёхфазного подключения – звезда или треугольник (Y/* или T/Δ соответственно). Снова не буду грузить электроникой, да и в случае с квадрокоптерами подключение не так важно.

• Мотор подключенный через звезду будет более мягко и плавно разгоняться, но не сможет развить максимальную заявленную мощность
• Подключение через треугольник даст более резкий набор скорости и полную заявленную мощность, но потребует намного больший пусковой ток

Возьмём для разбора такую маркировку A2212/15T.

22 – магнитопровод диаметром 22мм
12 — толщина набора 12мм
15 – 15 витков
А – Ширпотреб для бюджетных аппаратов
Т – (иногда заменяют на Δ) намотка типа дельта (треугольником)

Особенности моторов

CW и CCW

Это направления вращения, на которые рассчитан мотор. CW – по часовой стрелке, CCW – против. На самом деле направление вращения всегда можно изменить без потерь. Этот параметр скорее относится к креплению. При вращении в неправильную сторону мотор может разбалтываться, из-за особенностей крепления, или, если пропеллер фиксируется на резьбовом соединении, он будет откручиваться.

Тип магнитов

Мощность двигателей, и их кпд во многом зависят от силы постоянных магнитов ротора. Можно брать исключительно неодимовые магниты. Это, в основном, касается покупок из Китая, где могут подсунуть с виду работающий, но слабенький агрегат.

Кстати, важно, что неодим является крайне хрупким материалом, который плохо переживает удары. Ронять его не стоит, ибо могут появиться микротрещины, которые приведут к потере мощности.

Полый вал

Особым понтом считается полый вал двигателя. Если есть возможность, то стоит брать именно такой. Он совершенно не уступает по прочности цельному валу, так как центральная часть не нагружено, но немного экономит вес.

Шплинты и пружинные стопорные шайбы E clips, C clips

Из-за вибраций, создаваемых моторами и пропеллерами, винтики могут откручиваться или ослабевать. Это серьёзная проблема, ибо конструкция всегда должна быть жёсткой. Решается проблема использованием шплинтов или стопорных шайб.

Шплинт – вариант не самый лучший. Только для того, чтобы что-нибудь не отвалилось. Винтики им укрепить не получится.

Пружинная шайба – По сути, это небольшая пружинка, которая распирает болт в резьбе, тем самым делает его выкручивание проблематичным. Это отличный вариант для крепления любых узлов к раме, однако использовать его имеет смысл только если под шайбой имеется твёрдая поверхность (мягкий пластик не в счёт)

Дроны беспилотники, это достаточно сложный и точный механизм, который требует тщательного подхода к выбору комплектующих. Надеюсь, после прочтения этой статьи тебе стало понятно чуть больше о движущей силе твоего летательного аппарата.

И как всегда, банальное, но очень важное напутствие – думай, прежде чем делать. Даже куча потраченных денег на самое лучшее оборудование не гарантирует то, что оно будет работать хорошо. Отталкивайся от того, что нужно именно тебе. Читай, узнавай, анализируй.

Если остались вопросы — задавай в комментариях на сайте. Мы постараемся на них ответить. И самое главное, без чего твой коптер точно не полетит. Подписывайся на наши группы в социалках, и делись записями с друзьями (кнопки для этого ты найдёшь внизу). Удачи, пилот, до новых встреч!