Una guida completa ai motori dei droni: tipi, durata della vita, selezione e domande frequenti

 

Questa è la prima domanda che molti principianti incontrano quando entrano in contatto con i droni: "Il motore dei droni usa AC o DC?" A prima vista, questa suona come una domanda elettrica di base, ma comporta la combinazione di struttura del motore, tipo di alimentazione e metodo di controllo .

 

Risposta rapida: la maggior parte dei droni utilizza motori DC

Più precisamente, la maggior parte dei droni usa Brushless DC Motors (BLDC per corto) . sono alimentati da batterie al litio, che output dc tensione .e il controller di velocità elettronico (ESC) controlla l'ordine in cui sono energizzate le bobine trifase del motore, per guidare la rotazione del motore .

 

While operating, the ESC converts DC into three-phase AC-like signals-typically sine or square waves-to drive the motor, this does not mean that the motor is essentially an AC system. Its core power supply and control system is still based on DC logic.

 

Perché non un motore AC convenzionale?

Droni Run su batterie, quindi non è disponibile alcuna fornitura CA .

 

I motori AC sono più voluminosi, più difficili da controllare e inadatti per droni leggeri;

 

I motori DC rispondono più velocemente, rendendo più facile regolare rapidamente l'atteggiamento del volo di velocità e controllo .

 

Pertanto, dall'adattamento energetico al controllo della risposta, i motori DC sono la scelta migliore per i sistemi di alimentazione UAV .

 

Nei sistemi di droni,I motori possono essere divisi in due categorie: motori DC spazzolati e motori DC senza spazzole (BLDC) . Nonostante i nomi simili, i due differiscono in modo significativo nella struttura, nelle prestazioni e nell'applicazione .

 

Motore spazzolato: struttura semplice, ma gradualmente eliminata

I motori spazzolati usano pennelli e commutatori in carbonio per cambiare la direzione degli attuali . hanno semplici metodi di controllo e costi bassi . sono usati principalmente in alcuni droni a basso costo, a basso carico o modelli di giocattoli .} un beneficio chiave è un semplice vantaggio di plug-and-play La durata tipica varia da 1, 000 a 3, 000 ore, o una durata di servizio di circa 1 anno .

 

Motore senza spazzole: più efficiente e la scelta mainstream

Il motore senza spazzole elimina la struttura di commutazione meccanica ed è controllato da un controller di velocità elettronico (ESC), quindi ha i seguenti vantaggi:

Nessuna usura meccanica, durata più lunga;

 

Risposta di velocità maggiore e controllo del volo più preciso;

 

Alta efficienza, meno calore e migliori prestazioni di durata della batteria;

 

Basso rumore, rendendoli ideali per applicazioni come la fotografia aerea .

 

Oggi, dai droni di consumo alle piattaforme industriali, i motori senza spazzole sono diventati il mainstream assoluto, particolarmente adatto per scenari con carichi elevati, voli frequenti e requisiti elevati per la stabilità .

 

La durata del motore è direttamente correlata al costo di stabilità e manutenzione a lungo termine del drone ., specialmente negli scenari di volo commerciali o ad alta frequenza, la durata del motore è uno dei punti chiave a cui deve essere prestata attenzione quando si seleziona un modello .}

 

Motore spazzolato: breve durata, adatta per un uso una tantum o di luce

A causa del continuo attrito tra le spazzole in carbonio e il commutatore, il motore spazzolato si consumerà gradualmente durante il funzionamento, con conseguente ridotta efficienza, aumento della generazione di calore e, in definitiva, degradazione delle prestazioni . in generale:

La durata di servizio è di circa 1000 ~ 3000 ore;

 

Se voli frequentemente, di solito devi sostituirlo in circa un anno;

 

Adatto per droni a basso costo o attrezzature di insegnamento/intrattenimento usate di rado .

 

Motore senza spazzole: vita più lunga e più stabile

Il motore senza spazzole elimina la struttura di attrito fisico e la sua usura è principalmente concentrata nella parte portante, quindi la vita complessiva è più lunga .Se utilizzato correttamente e viene eseguita la manutenzione di base (come impermeabilizzazione, polvere e pulizia regolare):

La durata del servizio può raggiungere più di 5 ore, 000, anche superando di gran lunga la durata di servizio della batteria e del rack;

 

Può anche mantenere una buona efficienza e risposta in funzionamento a lungo termine;

 

È particolarmente adatto per le piattaforme UAV che richiedono un'elevata affidabilità, come la fotografia aerea, l'agricoltura e l'ispezione .

 

Naturalmente, indipendentemente dal tipo di motore, la sua vita è influenzata anche dai seguenti fattori:

Carico più alto e voli frequenti accelerano l'usura del motore .

 

Scarsa dissipazione del calore: le alte temperature continue accelerano l'usura del cuscinetto;

 

Livello di protezione: se il motore ha una struttura impermeabile e resistente alla polvere è correlata alla sua resistenza ambientale .

 

Questa domanda può sembrare semplice, ma in realtà è strettamente correlata alla struttura del drone . Il numero di motori determina la stabilità del volo, la capacità di carico e la complessità di controllo dell'intero drone .

 

Droni multi-rotore: i quadricotteri sono il mainstream

I droni di consumo e commerciali più comuni sono quasi tutti i progetti multi-rotori, che sono divisi nelle seguenti categorie in base al numero di motori:

Nome modello	Numero di motori	Funzionalità e applicazioni
Quadcopter	4	Il più comune, adatto per la fotografia aerea, l'attraversamento e il volo quotidiano
Esacoptro	6	Miglioramento della capacità di carico e ridondanza per uso industriale/agricolo
Octocopter	8	Elevata capacità di carico, una maggiore tolleranza ai guasti, utilizzata per la fotografia aerea professionale e il rilevamento
Tri-rotore / gemello	2~3	Principalmente visto in droni ad ala fissa o ibrida

 

In generale, ogni rotore richiede un motore . più rotori ci sono, più complesso sarà il sistema di controllo, ma la stabilità del volo e la capacità di carico saranno anche migliorate .

 

Droni ad ala fissa: 1 ~ 2 motori

A differenza dei droni multi-rotori, i droni ad ala fissa di solito usano solo un motore di propulsione principale (a volte con un motore di decollo e atterraggio verticale), che è adatto per un volo a lunga distanza e una resistenza più lunga, ma ha requisiti più elevati per il decollo e lo spazio di atterraggio .

 

Quasi tutti coloro che hanno usato un drone hanno avuto questa esperienza: non appena inizia il motore, l'intero aereo emette immediatamente un suono "ronzante" ad alta frequenza, specialmente durante il decollo e l'accelerazione . Quindi perché il motore del drone è così forte? La chiave del problema non è il motore stesso .

 

La vera "fonte di rumore" è l'elica

La principale fonte di rumore nei droni è la turbolenza dell'aria e la resistenza aerodinamica causata da eliche a spegnimento rapido durante la rotazione ad alta velocità, piuttosto che il rumore elettromagnetico o meccanico del motore . specificamente:

Maggiore è la velocità, più violenta è il disturbo dell'aria e più forte il rumore;

 

Più grande è l'elica e più ripido è il campo, più evidente è il suono del taglio del vento;

 

Quando vola ad alta velocità o con un carico pesante, il motore deve produrre coppia ad alta velocità, facendo aumentare ulteriormente il rumore .

 

Anche la struttura del motore influisce sul rumore, ma è più piccolo

I motori senza spazzole sono generalmente più silenziosi rispetto ai motori spazzolati perché non hanno attrito a pennello in carbonio;

 

Il metodo di controllo è anche rilevante ., ad esempio, il controllo dell'onda quadrata tende a generare un rumore più ad alta frequenza rispetto al focus d'onda sinusoidale .

 

Ma nel complesso, il motore stesso rappresenta solo una piccola parte della sorgente di rumore .

 

Suggerimenti di riduzione del rumore

Scegli un design a elica più tranquillo (e . g . punta dell'elica curva, pale che riducono il rumore);

 

Cerca di evitare voli a carico a lungo termine;

 

L'uso di motori di alta qualità e ESC a onde sinusoidali può ridurre ulteriormente il rumore del sistema .

 

La scelta del motore giusto è il prerequisito per garantire un volo stabile, sicuro ed efficiente del drone ., specialmente nelle piattaforme di volo autoassemblate o personalizzate, la selezione dei motori deve essere combinata con più parametri, non solo "guardando la potenza" .}

 

1. TOTALE PESO

La spinta del motore deve essere sufficiente per superare il peso dell'intera macchina, compreso i seguenti:

Rastrelliere di aeromobili

 

Batteria

 

Controller, GPS, sensori e altri sistemi elettronici

 

Payload (e . g . fotocamera, sistema spray)

 

Il rapporto spinta a peso comunemente consigliato è da 2: 1 a 3: 1, cioè:

 

Per un drone da 2 kg, ogni motore dovrebbe idealmente fornire 1–1 . 5 kg di spinta.

 

In un quadricottero, ogni motore deve fornire almeno 500 g di spinta stabile .

 

2. La dimensione del frame determina la combinazione dell'elica e del motore

Un motore non funziona in isolamento: deve essere accoppiato con la dimensione dell'elica destra . La dimensione delle eliche è limitata dall'interasse e dalla lunghezza del braccio del telaio drone .

Le grandi eliche (come quelle più grandi di 12 pollici) sono adatte per motori a basso contenuto KV, che sono adatti per la fotografia aerea e le attività portanti;

 

I piccoli eliche (come 5- pollici e 6- pollici) sono adatti per motori ad alto kv e sono adatti per corse o manovre veloci .

 

Maggiore è la struttura del telaio, maggiore è la dimensione del motore e maggiore è la capacità di dissipazione del calore che può essere utilizzata, ma anche il peso dell'intera macchina aumenterà di conseguenza .

 

3. Altri parametri: Tensione, corrente e compatibilità ESC

La tensione nominale del motore deve corrispondere alla batteria (ad esempio, una batteria 6S può essere adattata a un motore che supporta la tensione 22 . 2V).

 

La corrente massima influisce sulla selezione dell'ESC e un margine 20-30% deve essere riservato;

 

Se utilizzato con ESC ad alte prestazioni (come FOC ESC), si consiglia di selezionare motori a basso KV con risposta rapida e coppia stabile .

 

Quando acquistano o si confrontano i motori dei droni, il parametro "valore kv" viene spesso menzionato . Molte persone pensano che maggiore è il kv, più forte è il motore e più velocemente volerà, ma questo non è il caso .

 

Qual è il valore KV?

Il valore KV si riferisce alla velocità che il motore può generare in condizioni di non carico per ogni tensione 1V applicata (in rpm/v) . Ad esempio, un motore 1 000 kv ha una velocità teorica di non carico di 10.000 rpm con tensione 10v .

 

Riflette le caratteristiche di velocità del motore, non la qualità complessiva .

 

Valore KV più elevato ≠ Motore migliore

Motore KV elevato: velocità rapida, ma bassa coppia, adatta per carico leggero, volo ad alta velocità a breve termine (come droni da corsa);

 

Motore KV basso: velocità lenta ma alta coppia, più adatta per applicazioni con carichi pesanti e requisiti elevati per il volo stabile (come la fotografia aerea e i droni agricoli);

 

Inoltre, il valore KV influisce anche il tipo di eliche che è possibile utilizzare:

I motori ad alto KV sono generalmente accoppiati con eliche corte;

 

I motori KV bassi sono adatti per le grandi eliche, il che aiuta a migliorare la spinta e l'efficienza .

 

Come determinare l'intervallo KV appropriato?

Questo dipende da diversi fattori:

Tensione della batteria: maggiore è la tensione, maggiore è la velocità effettiva e il valore KV dovrebbe essere adeguatamente ridotto;

 

Dimensione della lama: pale grandi con kV basso, piccole lame con KV elevato;

 

Missione di volo: se hai bisogno di manovrabilità, scegli un KV alto; Se hai bisogno di stabilità e resistenza, scegli un kv basso .

 

Di fronte a un'ampia varietà di motori sul mercato, molte persone hanno questa domanda: quale dovrei scegliere? C'è un motore universalmente "migliore"? In effetti, nel campo dei droni, non esiste un motore assolutamente "migliore", solo quello che si adatta meglio alle esigenze di volo, alle condizioni strutturali e al budget .

 

La prima base per la selezione del motore: peso della macchina

I droni più pesanti richiedono motori più potenti per decollare senza intoppi e mantenere un volo stabile . Ciò include non solo il peso del telaio stesso, ma anche il peso della batteria, il sistema di controllo del volo, le eliche e il payload (come telecamere, spruzzatori), ecc. .

 

Una volta determinato il peso totale, la spinta totale richiesta dal motore può essere dedotta e quindi l'intervallo di spinta che ciascun motore dovrebbe avere può essere calcolato in base al numero di assi .

 

Per esempio:

Per un drone quadricottero con un peso totale di 4 kg, si consiglia che la spinta di ciascun motore sia di almeno 1 . 5 kg ~ 2 kg, lasciando un po 'di ridondanza per garantire un volo stabile.

 

Seconda base: dimensione del rack

La dimensione del telaio drone determina la lunghezza delle eliche che è possibile utilizzare, che a sua volta influisce direttamente sulla scelta del motore:

Le cornici più grandi possono essere abbinate a grandi eliche + motori a basso contenuto KV per migliorare l'efficienza e la stabilità;

 

Il frame più piccolo limita la lunghezza della lama e deve essere abbinato a un motore KV elevato per aumentare la velocità per compensare la spinta .

 

In altre parole, il motore, le eliche e il frame sono collegati insieme e non possono essere considerati separatamente .

 

La terza base: missione di volo

Diversi scenari di missione hanno requisiti di prestazione diversi per i motori:

Per compiti come la fotografia aerea e l'ispezione, la stabilità, il basso rumore e l'efficienza di resistenza del motore sono più importanti;

 

Le corse, i droni volanti e altre scene richiedono l'accelerazione, la velocità di risposta e la potenza esplosiva del motore;

 

Le piattaforme come l'agricoltura e la logistica richiedono motori con bassa KV, alta coppia e alta capacità di carico .

 

Se stai cercando soluzioni motorie stabili e stabili e affidabili per diversi tipi di droni, VSD fornisce più modelli di motori a rotore esterno senza spazzole, che coprono una vasta gamma di esigenze di applicazione dai droni di fondo leggera a fotografia aerea a carico pesante e piattaforme agricole .}}}}}

 

Modelli di motori VSD a vendita a caldo a colpo d'occhio:

modello	Intervallo di valori KV	Usi consigliati	Spinta massima
5315 Motore di droni	380KV	Piattaforma logistica aerea/multi-rotore di livello industriale	9034g
4720 Motore di droni	420KV	Droni agricoli/droni di ispezione	7232g
3115 Motore di droni	900–1520KV	Sondaggio di medie dimensioni, fotografia aerea e piattaforma di volo con carico	4185g
2808 Motore di droni	1300-1950KV	Aeromobile di fotografia aerea e addestramento di medio carico	2910g
2812 Motore di droni	900kv	Piattaforma di volo multi-rotore di endurance, stabile	2710g
2807 Motore di droni	1350–1750KV	Piattaforma multi-asse flessibile, ispezione ambientale	2728g
2306 Motore di droni	1800–2400KV	Droni di fondo, droni da corsa	1683g
2207 Motore di droni	1960kv	FPV leggero, aereo entry-level	1702g

 

Perché scegliere VSD Motors?

Una varietà di opzioni di personalizzazione KV per abbinare diverse piattaforme di tensione (3s ~ 12s)

 

Completa i dati di test e il rapporto sulle prestazioni per ciascun motore

 

Prima di lasciare la fabbrica, ha subito test statici + test di spinta + verifica dell'invecchiamento ad alta temperatura

 

Può fornire suggerimenti corrispondenti di ESC, adattamento dell'elica, servizi OEM/ODM

 

Hai bisogno di specifiche dettagliate o consigli tecnici? Sentiti libero di contattarci per manuali di prodotto, campioni o consulenza tecnica . supportiamo anche la collaborazione del progetto .