Um guia completo para motores de drones: tipos, vida útil, seleção e perguntas frequentes

 

Esta é a primeira pergunta que muitos iniciantes fazem quando entram em contato com drones: "O motor do drone usa CA ou CC?" À primeira vista, parece uma questão elétrica básica, mas envolve a combinação da estrutura do motor, do tipo de fonte de alimentação e do método de controle.

 

Resposta rápida: A maioria dos drones usa motores DC

Mais precisamente, a maioria dos drones usa motores CC sem escova (BLDC para curta). Eles são alimentados por baterias de lítio, que geram tensão CC.e o controlador de velocidade eletrônico (ESC) controla a ordem em que as bobinas trifásicas do motor são energizadas, para acionar a rotação do motor.

 

Durante a operação, o ESC converte CC em sinais trifásicos do tipo AC, ondas senoidais ou quadradas para acionar o motor, isso não significa que o motor seja essencialmente um sistema CA. Sua fonte de alimentação e sistema de controle ainda é baseada na lógica DC.

 

Por que não um motor CA convencional?

Os drones são executados em baterias, para que não haja suprimento de CA disponível.

 

Os motores CA são mais volumosos, mais difíceis de controlar e inadequados para drones leves;

 

Os motores de DC respondem mais rápido, facilitando o ajuste rapidamente da velocidade e controlar a atitude do voo.

 

Portanto, da adaptação energética à resposta de controle, os motores CC são a melhor opção para os sistemas de energia UAV.

 

Em sistemas de drones,Os motores podem ser divididos em duas categorias: motores CC escovados e motores DC sem escova (BLDC) . Apesar dos nomes semelhantes, os dois diferem significativamente em estrutura, desempenho e aplicação.

 

Motor escovado: estrutura simples, mas gradualmente eliminada

Os motores escovados usam escovas de carbono e comutadores para alternar a direção da corrente. Eles têm métodos de controle simples e baixos custos. Eles são usados principalmente em alguns drones de baixo custo, de baixa carga ou modelos de brinquedos. Um benefício importante é a operação simples de plug-and-play. No entanto, eles sofrem de desgaste rápido, menor eficiência e uma vida útil limitada. A vida útil típica varia de 1, 000 a 3, 000 horas ou uma vida útil de serviço de cerca de 1 ano.

 

Motor sem escova: mais eficiente e a principal escolha

O motor sem escova elimina a estrutura de comutação mecânica e é controlada por um controlador de velocidade eletrônico (ESC), por isso possui as seguintes vantagens:

Sem desgaste mecânico, vida útil mais longa;

 

Resposta de velocidade mais rápida e controle de vôo mais preciso;

 

Alta eficiência, menos calor e melhor desempenho da duração da bateria;

 

Ruído baixo, tornando -os ideais para aplicações como fotografia aérea.

 

Atualmente, de drones de consumo a plataformas industriais, os motores sem escova se tornaram o mainstream absoluto, especialmente adequado para cenários com cargas altas, vôos frequentes e altos requisitos para a estabilidade.

 

A vida útil do motor está diretamente relacionada ao custo de estabilidade e manutenção de longo prazo do drone. Especialmente em cenários de voo comercial ou de alta frequência, a durabilidade do motor é um dos pontos-chave que devem receber atenção ao selecionar um modelo.

 

Motor escovado: vida curta, adequada para uso único ou leve

Devido ao atrito contínuo entre as escovas de carbono e o comutador, o motor escovado se desgastará gradualmente durante a operação, resultando em eficiência reduzida, aumento da geração de calor e, finalmente, degradação do desempenho. De um modo geral:

A vida útil é de cerca de 1000 ~ 3000 horas;

 

Se você voar com frequência, geralmente precisará substituí -lo em cerca de um ano;

 

Adequado para drones de baixo custo ou equipamentos de ensino/entretenimento usados com pouca frequência.

 

Motor sem escova: vida mais longa e mais estável

O motor sem escova elimina a estrutura de atrito físico, e seu desgaste é concentrado principalmente na parte do rolamento, portanto a vida geral é mais longa.Se usado corretamente e a manutenção básica for realizada (como impermeabilização, prova de poeira e limpeza regular):

A vida do serviço pode atingir mais de 5, 000 horas, excedendo em muito a vida útil da bateria e do rack;

 

Também pode manter boa eficiência e resposta em operação de longo prazo;

 

É particularmente adequado para plataformas UAV que requerem alta confiabilidade, como fotografia aérea, agricultura e inspeção.

 

Obviamente, não importa que tipo de motor, sua vida também é afetada pelos seguintes fatores:

Voos de carga mais alta e frequentes aceleram o desgaste do motor.

 

Má dissipação de calor: altas temperaturas contínuas aceleram o desgaste do rolamento;

 

Nível de proteção: se o motor possui uma estrutura à prova d'água e à prova de poeira está relacionada à sua resistência ambiental.

 

Esta questão pode parecer simples, mas na verdade está intimamente relacionada à estrutura do drone. O número de motores determina a estabilidade do vôo, a capacidade de carga e a complexidade de controle de todo o drone.

 

Drones multi-rotores: os quadcopters são os mainstream

Os drones de consumidores e consumidores mais comuns são quase todos os designs multi-rotores, que são divididos nas seguintes categorias de acordo com o número de motores:

Nome do modelo	Número de motores	Recursos e aplicações
Quadricóptero	4	O mais comum, adequado para fotografia aérea, cruzamento e vôo diário
Hexacóptero	6	Capacidade de carga e redundância melhoradas para uso industrial/agrícola
Octocopter	8	Alta capacidade de carga, aprimorada tolerância a falhas, usada para fotografia aérea profissional e levantamento
Tri-Rotor / Twin-Rotor	2~3	Visto principalmente em drones de asa fixa ou híbrida

 

De um modo geral, cada rotor requer um motor. Quanto mais rotores houver, mais complexo será o sistema de controle, mas a estabilidade de vôo e a capacidade de transporte também serão aprimoradas.

 

Drones de asa fixa: 1 ~ 2 motores

Ao contrário dos drones multi-rotores, os drones de asa fixa geralmente usam apenas um motor de propulsão principal (às vezes com um motor de decolagem e decolagem vertical), que é adequado para voo de longa distância e resistência mais longa, mas possui requisitos mais altos para espaço de decolagem e pouso.

 

Quase todo mundo que usou um drone teve essa experiência: assim que o motor começar, toda a aeronave emite imediatamente um som de "zumbido" de alta frequência, especialmente durante a decolagem e a aceleração. Então, por que o motor do drone é tão alto? A chave do problema não é o próprio motor.

 

A verdadeira "fonte de ruído" é a hélice

A principal fonte de ruído nos drones é a turbulência do ar e o arrasto aerodinâmico causado por hélices de giro rápido durante a rotação de alta velocidade, em vez do ruído eletromagnético ou mecânico do motor. Especificamente:

Quanto maior a velocidade, mais violenta a perturbação do ar e mais alto o barulho;

 

Quanto maior a hélice e mais íngreme, mais perceptível o som de cisalhamento do vento;

 

Ao voar em alta velocidade ou com uma carga pesada, o motor deve produzir torque em alta velocidade, fazendo com que o ruído aumente ainda mais.

 

A estrutura do motor em si também afeta o ruído, mas é menor

Os motores sem escova geralmente são mais silenciosos que os motores escovados porque não têm atrito de escova de carbono;

 

O método de controle também é relevante. Por exemplo, o controle de onda quadrada tende a gerar mais ruído de alta frequência do que o FOC de onda senoidal.

 

Mas, no geral, o próprio motor é responsável apenas por uma pequena parte da fonte de ruído.

 

Sugestões de redução de ruído

Escolha um design mais silencioso da hélice (por exemplo, ponta da hélice curva, lâminas de redução de ruído);

 

Tente evitar voos de carga completa a longo prazo;

 

O uso de motores de alta qualidade e Escs de onda senoidal pode reduzir ainda mais o ruído do sistema.

 

Escolher o motor certo é o pré -requisito para garantir um voo estável, seguro e eficiente do drone. Especialmente em plataformas de voo auto-montadas ou personalizadas, a seleção de motores deve ser combinada com vários parâmetros, não apenas "olhando para o poder".

 

1. O Peso Total Importa

O impulso do motor deve ser suficiente para superar o peso de toda a máquina, incluindo o seguinte:

Rack de aeronave

 

Bateria

 

Controladores, GPs, sensores e outros sistemas eletrônicos

 

Carga útil (por exemplo, câmera, sistema de spray)

 

A relação impulso-peso comumente recomendada é de 2: 1 a 3: 1, ou seja:

 

Para um drone de 2 kg, cada motor deve fornecer idealmente 1 a 1,5 kg de impulso.

 

Em um quadcopter, cada motor deve fornecer pelo menos 500g de impulso estável.

 

2. O tamanho da estrutura determina a combinação de hélice e motor

Um motor não funciona em isolamento-deve ser emparelhado com o tamanho certo da hélice. O tamanho das hélices é limitado pela distância entre eixos e pelo comprimento do braço da estrutura do drone.

Grandes hélices (como as mais de 12 polegadas) são adequadas para motores de baixo KV, adequados para fotografia aérea e tarefas de porte de carga;

 

Pequenas hélices (como 5- polegada e 6- polegada) são adequadas para motores de alta kV e são adequadas para manobras de corrida ou rápidas.

 

Quanto maior a estrutura da estrutura, maior o tamanho do motor e maior a capacidade de dissipação de calor que pode ser usada, mas o peso de toda a máquina também aumentará de acordo.

 

3. Outros parâmetros: tensão, compatibilidade de corrente e ESC

A tensão nominal do motor deve corresponder à bateria (por exemplo, uma bateria 6S pode ser adaptada a um motor que suporta tensão de 22,2V).

 

A corrente máxima afeta a seleção do ESC e a margem 20-30% deve ser reservada;

 

Se usado com ESCs de alto desempenho (como FOC ESCs), é recomendável selecionar motores de baixo a médio KV com resposta rápida e torque estável.

 

Ao comprar ou comparar os motores de drones, o parâmetro "KV Value" é frequentemente mencionado. Muitas pessoas pensam que quanto maior o KV, mais forte o motor e mais rápido ele voarão, mas esse não é o caso.

 

O que é o valor de kv?

O valor de KV refere-se à velocidade que o motor pode gerar em condições de não carga para cada tensão de 1V aplicada (em rpm/v). Por exemplo, um motor 1 000 KV possui uma velocidade teórica de não carga de 10.000 rpm com tensão de 10V.

 

Ele reflete as características de velocidade do motor, não a qualidade geral.

 

Valor de KV mais alto ≠ melhor motor

Motor KV alto: velocidade rápida, mas baixo torque, adequado para carga leve, vôo de alta velocidade a curto prazo (como drones de corrida);

 

Motor de KV baixo: velocidade lenta, mas alta torque, mais adequada para aplicações com cargas pesadas e requisitos altos para voo estável (como fotografia aérea e drones agrícolas);

 

Além disso, o valor de KV também afeta o tipo de hélice que você pode usar:

Motores de alto-KV são geralmente emparelhados com hélices curtas;

 

Os motores com baixo kV são adequados para hélices grandes, o que ajuda a melhorar o impulso e a eficiência.

 

Como determinar a faixa de KV apropriada?

Isso depende de vários fatores:

Tensão da bateria: quanto maior a tensão, maior a velocidade real e o valor de KV deve ser reduzido adequadamente;

 

Tamanho da lâmina: lâminas grandes com KV baixo, pequenas lâminas com KV alto;

 

Missão de Vôo: Se você precisar de manobrabilidade, escolha um KV alto; Se você precisar de estabilidade e resistência, escolha um KV baixo.

 

Diante de uma grande variedade de motores no mercado, muitas pessoas têm a pergunta: qual devo escolher? Existe um motor universalmente "melhor"? De fato, no campo dos drones, não existe um motor absolutamente "melhor", apenas aquele que melhor atende às suas necessidades de voo, condições estruturais e orçamento.

 

A primeira base para a seleção do motor: peso da máquina

Drones mais pesados exigem motores mais poderosos para decolar sem problemas e manter o vôo estável. Isso inclui não apenas o peso do próprio quadro, mas também o peso da bateria, sistema de controle de vôo, hélices e carga útil (como câmeras, pulverizadores), etc.

 

Depois que o peso total é determinado, o impulso total exigido pelo motor pode ser deduzido e, em seguida, a faixa de impulso que cada motor deve ter pode ser calculada com base no número de eixos.

 

Por exemplo:

Para um drone quadcopter com um peso total de 4 kg, é recomendável que o impulso de cada motor seja de pelo menos 1,5 kg ~ 2 kg, deixando alguma redundância para garantir um voo estável.

 

Segunda base: tamanho do rack

O tamanho da estrutura do drone determina o comprimento das hélices que você pode usar, que por sua vez afeta diretamente a escolha do motor:

Quadros maiores podem ser combinados com grandes hélices + motores de baixo kV para melhorar a eficiência e a estabilidade;

 

O quadro menor limita o comprimento da lâmina e precisa ser combinado com um motor KV alto para aumentar a velocidade para compensar o impulso.

 

Em outras palavras, o motor, hélices e quadros estão ligados e não podem ser considerados separadamente.

 

A terceira base: missão de vôo

Diferentes cenários de missão têm requisitos de desempenho diferentes para os motores:

Para tarefas como fotografia aérea e inspeção, a estabilidade, o baixo ruído e a eficiência de resistência do motor são mais importantes;

 

Racing, drones voadores e outras cenas requerem aceleração, velocidade de resposta e poder explosivo do motor;

 

Plataformas como agricultura e logística exigem motores com baixo kV, alta capacidade de torque e alta carga.

 

Se você estiver procurando por soluções motoras de alto desempenho, estável e confiáveis para diferentes tipos de drones, o VSD fornece vários modelos de motores de rotor externo sem escova, cobrindo uma ampla gama de necessidades de aplicação, desde drones leves ao país até a fotografia aérea de carga pesada e plataformas agrícolas.

 

VSD Modelos de motores de vendas a quente de relance:

modelo	Faixa de valor KV	Usos recomendados	Impulso máximo
5315 Motor do drone	380kv	Plataforma de fotografia aérea de grau industrial/logística multi-rotor	9034g
4720 Motor de drone	420kV	Drones agrícolas/drones de inspeção	7232g
3115 Motor do drone	900–1520kV	Pedido de tamanho médio, fotografia aérea e plataforma de voo portadora de carga	4185g
2808 Motor do drone	1300–1950kV	Aeronaves de fotografia e treinamento aéreas de carga média	2910g
2812 Motor do drone	900kV	Plataforma de voo estável e multi-rotor de resistência	2710g
2807 Motor do drone	1350-1750kV	Plataforma multi-exis flexível, inspeção ambiental	2728g
2306 Motor do drone	1800–2400kV	Drones de cross-country, drones de corrida	1683g
2207 Motor de drone	1960KV	FPV leve, aeronave de nível básico	1702g

 

Por que escolher o VSD Motors?

Uma variedade de opções de personalização de KV para combinar com diferentes plataformas de tensão (3s ~ 12s)

 

Dados de teste completos e relatório de desempenho para cada motor

 

Antes de sair da fábrica, ela passou por testes estáticos + teste de impulso + verificação de envelhecimento de alta temperatura

 

Pode fornecer sugestões de correspondência ESC, adaptação à hélice, serviços OEM/ODM

 

Precisa de especificações detalhadas ou conselhos técnicos? Sinta -se à vontade para entrar em contato conosco para manuais de produtos, amostras ou consulta técnica. Também apoiamos a colaboração do projeto.