Cómo elegir motor y hélice para quadcopter
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Cómo elegir motor y hélice para quadcopter

Este tutorial tiene como objetivo ayudarlo a comprender los conceptos básicos de los motores y hélices multirotores., Lo que lo ayudará a elegir el motor y las hélices adecuados para su compilación Quadcopter. Hay algunas reglas generales que puedes seguir, y consideraciones a tener en cuenta al elegir la combinación de motor y hélice óptima y efectiva.

Por dónde empezar? Decide primero el tamaño del motor

Para empezar, necesitas responder a estos 2 preguntas:

  • ¿Cuál es el peso total planificado de su quadcopter? ?
  • ¿Cuál es el tamaño de tu marco??

El peso total del quadcopter puede ser su mejor suposición, Como aún no lo has construido. Debería incluir todo: marco, FC, Pdb, cables, motores, ESC, batería, carga útil (como cámara HD y gimbals), etc.. Recuerde que esto es solo una estimación, por lo que siempre puede regresar y actualizar el número cuando tiene una mejor idea de qué partes va a obtener.

Conociendo el tamaño del marco, Debe saber qué se puede usar el tamaño máximo de la hélice.

Conociendo estos 2 cosas, Ahora puede calcular aproximadamente cuánto empuje los motores deben entregar para levantarlo en el aire, mediante el uso de hélices de tamaño limitado.

2:1 Relación de empuje a peso

Una regla general es que deberíasAL MENOS Poder proporcionar el doble de empuje que el peso del quad. Este es el mínimo para garantizar que tenga un helicóptero estable que sea fácil de controlar durante el flujo 🙂 Si el empuje proporcionado por los motores es muy poco, El quad no respondería bien a su control, Incluso podría tener dificultades para despegar.

Por ejemplo, si tuviéramos un quadcopter que pesa 1 kg, el empuje total generado por los motores en 100% El acelerador debe tener al menos 2 kg, o 500 g por motor (para un quadcopter).

Para volar más rápido como carreras de drones, Debe esperar que la relación sea mucho más alta que esto. No es raro ver a alguien construir un mini quad que pueda lograr 8:1, incluso 10:1 Relación de empuje a peso. El rendimiento del Quad sería mucho más ágil y dinámico, Aceleraría mucho más rápido y es mejor. Pero cuando tienes una relación de empuje / peso de empuje excesivamente alta, el quad sería muy difícil de controlar, Porque un pequeño aumento en el acelerador es suficiente para "disparar el quad para órbita". 🙂

Mi recomendación es, Incluso si solo planea volar el multirotor como una plataforma de fotografía aérea lenta, Es posible que desee apuntar en algún lugar entre las 3:1 y 4:1. No solo te da una mejor capacidad de control, Pero también la habitación para agregar carga útil adicional en el futuro (Como cámaras más pesadas, O tal vez baterías adicionales para extender el tiempo de vuelo)

Tamaño del motor y KV

Los motores sin escobillas en RC normalmente se indican con un número de 4 dígitos – Aabb. "AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO” siendo elancho del estator, y "BB” siendo elaltura del estator. Básicamente, Cuanto más ancho y alto es el motor, Cuanto más torque puede generar.

KV es otro parámetro importante, Es el aumento teórico de las RPM motoras (rotación por minuto) Cuando el voltaje sube 1 Volt sin carga. Por ejemplo, Al alimentar un motores de 2300kV con una batería LIPO 3S (12.6V), El motor giraría a unas 28980 rpm. Esto es solo una estimación por cierto.

Pero una vez que montó una hélice en el motor, Las RPM no serán tan altas debido a la resistencia. Los motores de KV más altos intentarían girar la hélice más rápido, Pero los motores de KV más bajos normalmente generan un par más alto. Por eso tendemos a ver que los accesorios más grandes se combinan con motores de bajo KV, y accesorios más pequeños con motores de KV altos. (Puede alterar el KV de un motor reduciendo o aumentando el número de devanado de alambre de cobre en el motor!)

Es importante encontrar un equilibrio entre RPM y Torque al elegir motor y hélice.

Emparejando motores de alto KV con hélices excesivamente grandes, El motor intentará girarlo rápidamente como lo harían con accesorios más pequeños., y, por lo tanto, dibujar demasiada corriente y generar demasiado calor. Finalmente, podría quemar el motor debido al sobrecalentamiento y los pantalones cortos en las bobinas del motor.

N y P

A veces es posible que vea algo como "12n14p". El número antes de la letra n significa el número de electromagentes en el estator, y el número anterior p significa el número de imanes permanentes en el motor.

La mayoría de los motores tienen la misma configuración de 12n14p, Algunos motores de KV inferiores tendrían más electromagnets e imanes permanentes para ayudar a aumentar el torque de manera más eficiente (y así más caro). Si bien es bueno saber qué es esto, No es una información esencial al elegir motores.

Tamaño del marco => Tamaño de accesorio => Tamaño del motor y KV

La mayoría de las veces conociendo el tamaño del marco, Podemos estimar qué tipo de motor debemos usar. Esto se debe a que el tamaño del marco limita el tamaño de los accesorios, y el tamaño de apoyo limita el tamaño del motor y el kV. Pero de todos modos, Siempre verifique los datos de la prueba de empuje del motor para verificar el sorteo actual no excede la clasificación de seguridad del motor, Al combinar las hélices que quieres ejecutar.

Esta tabla es solo un ejemplo simplificado para darle algunas ideas y supone que está ejecutando 4S Lipo Basterleies, Es posible que vea personas que usan motores de KV ligeramente más altos o más bajos de lo que sugiere esta tabla. El tamaño del marco se refiere a la distancia entre ejes (también conocido como motor diagonal a distancia del motor).

Tamaño de marco Tamaño de accesorio Tamaño del motor kV
150mm o más pequeño 3″ o más pequeño  1306 o más pequeño  3000KV o superior
180milímetro 4″  1806  2600kV
210milímetro 5″  2204-2206  2300KV-2600KV
250milímetro 6″  2204-2208  2000KV-2300KV
350milímetro 7″  2208  1600kV
450milímetro 8″, 9″, 10″  2212 o más grande  1000KV o más bajo

Dibujo de voltaje y corriente

También es importante comprender que el voltaje tendrá un gran impacto en la elección de su motor y hélice. Su motor intentará girar mucho más fuerte cuando se aplique un voltaje más alto., y así dibujar una corriente más alta. Siempre verifique los datos de empuje primero.

Lectura de la especificación del motor

电机

Al seleccionar motores, Por lo general, hay especificaciones que viene con el motor proporcionado por el vendedor o fabricante.. Debería poder encontrar información sobre el poder, empuje, rpmetc.. Este es un ejemplo del 18-11 2000kv Micro Brushless Outunner (10gramo).

especificación del motor
Motor Spec-2

Comparación entre motores

Después de haber decidido el tamaño y el KV de los motores que desea obtener, Es posible que ya tenga un puñado de motores para elegir. Para elegir el mejor motor para su aplicación, Debe considerar los siguientes factores:

  • Empuje
  • Sorteo actual
  • Eficiencia
  • Peso – Momento de inercia

La decisión aquí realmente depende de su preferencia, Cómo quieres que funcione tu avión.

El empuje más alto te da velocidad máxima, Pero también debes mirar la eficiencia, Asegurarse de que no esté utilizando una cantidad ridícula de energía que exceda lo que su hardware puede admitir.

Además, su elección del motor y la hélice también puede afectar su elección de baterías. Si su quad podría dibujar una gran cantidad de corriente en el acelerador completo, La tasa de descarga máxima de su batería debe poder mantenerse al día para proporcionar la energía, así como no se sobrecalientan y se vuelven aficionados (verificarClasificación C).

Una cosa que a menudo se pasa por alto es el peso del motor, Es más importante en las carreras de drones. No solo afecta el peso total de su cuádruple y la relación de empuje a peso, También afecta el momento de la inercia de su quad. Cuando su quad está haciendo flips y rollos, por ejemplo, Se tarda un tiempo en recoger la aceleración angular y eventualmente moverse a la posición deseada. Si tus motores son pesados, Tomará el quadcopter más tiempo para hacer esto, y por lo tanto se siente menos receptivo.

Se trata de equilibrio realmente, o en qué área desea que su helicóptero sobresalga.

Más consejos sobre la eficiencia del motor

Un multopter es más eficiente cuando es lo más ligero posible. Esta publicación te muestraCómo encontrar el equilibrio perfecto al elegir las baterías LIPO para su multopter.

La batería y el peso no son el único factor que debemos considerar cuando se trata de la eficiencia energética general. Al elegir motores, Aparte del motor KV y empuje, También necesitamos mirar la eficiencia del motor.

Es como el ciclismo, El ciclo en la marcha más baja le permite ir más rápido, pero es más difícil vender. Si vas cuesta arriba, Y se está volviendo más empinado, Eventualmente llegarás a un punto en el que el vendedor se vuelve demasiado pesado y te estás volviendo más lento, aunque estás vendiendo muy duro. Aquí es donde pierdes la eficiencia.

Lo mismo se aplica al motor sin escobillas, cuanto mayor eficiencia, mejor. A 70% El motor eficiente produce 70% poder y 30% calor. A 90% El motor eficiente produce 90% poder y 10% calor.

Con motores menos eficientes, no solo estás desperdiciando mucha energía(y así el tiempo de vuelo), También obtienes poco empuje en el acelerador completo. Lo más importante, porque el motor funciona de manera tan ineficiente, el tiempo de respuesta sufre. Tomará los motores más tiempo en alcanzar las RPM deseadas y esto tendrá una influencia negativa en la estabilidad y la capacidad de respuesta..

Otros factores que los fabricantes no te dicen

  • Respuesta
  • Temperatura(Explicar más en la actualización futura)
  • Mejores accesorios(Explicar más en la actualización futura)
  • Vibración(Explicar más en la actualización futura)

Respuesta – Qué tan rápido puede cambiar el motor RPM. La forma más fácil de averiguar sobre esto es medir cuánto tiempo se tarda en pasar un motor 0 RPM a RPM completa. Obviamente, esto tendrá un efecto sobre cuán receptivos son los motores.

Si puede encontrar los siguientes datos en algún lugar, puede ayudarlo aún más a identificar el mejor motor para su elección.

Características de los motores que pueden interesarle

(Explicar más en la actualización futura)

  • Eje sólido/hueco
  • Tipo de imanes (N52, N54)
  • Imanes de arco
  • Brechas de aire más pequeñas
  • Pestañas de soldadura en el motor
  • Integración ESC
  • Diseño de enfriamiento

Motor de equilibrio

Después de recibir sus motores, Lo primero que debes hacer es equilibrarlo. Aunque no siempre es necesario, Es una buena práctica. Personalmente solo hago esto en motores grandes como 2212 o más grande. Para Mini Quad Motors, normalmente no encuentro el equilibrio, no es necesario. (2206 o más pequeño)

Hay tantas opciones, marcas de las que puede elegir, causará dolor de cabeza 😀 Por ejemplo, estas son las opciones para250 mini quad motores.

Motores CW y CCW

Básicamente, la diferencia del motor CW y CCW es elrotación de rosca del eje de apoyo. La intención es usar 2 Motores de CW y 2 CCW Motors en un quad, para que cuando los motores giren, Las cuatro nueces de apoyo se bloquean. Realmente importa cuál elijas, ya que son motores idénticos, excepto el hilo del eje de apoyo.. Pero personalmente prefiero obtener todos los motores de los mismos hilos para no confundirme con las diferentes nueces de apoyo.

Elegir hélices

Las hélices generan empuje al girar y mover el aire. Cuanto más aire se puede mover, cuanto más empuje generará.

hélice

Lo básico – Tamaño/tono

En cada quadcopter, Hay dos CW (dextrorso) y dos CCW (sinistrórsum) hélices. Hay hélices de diferente longitud y tono. Por ejemplo 9×4.7 (a veces 9047) Las hélices son 9 pulgada de largo y tiene un tono de 4.7 pulgada. 5x3x3 (A veces 5030×3) significa 3 palas 5″ hélice que tiene un lanzamiento de 3 pulgada.

El tamaño de una hélice se mide de punta a punta, y a veces se llama diámetro, Como cuando gira un accesorio, obtienes un círculo y el diámetro es del tamaño del accesorio.

El lanzamiento a veces también se llama longitud de lanzamiento, que se puede definir como la distancia de viaje de una sola rotación de apoyo.

Generalmente, El aumento del tono de la hélice o el diámetro conducirán a un mayor sorteo de corriente, Porque se mueve más aire (asumir que las rpm son las mismas), y se vuelve más difícil girar. En una palabra, hélice más grande o mayor longitud de lanzamiento aumentará la velocidad de su vehículo, pero también usará más energía.

diámetro de la hélice

Efectos del tamaño y tono de apoyo

Al decidir sobre el tamaño de apoyo, longitud y tono, Necesitas encontrar un buen equilibrio.

Generalmente un accesorio con números de paso más bajos puede girar más rápido (RPM más altas), Los motores no necesitan trabajar tan duro para girarlo, por lo que hace menos corriente. Si quieres hacer acrobacias, Necesitará hélices de tono más bajos que proporcionen una mayor aceleración y ejerce menos presión sobre el sistema de energía. Las hélices de tono inferior también mejorarán la estabilidad.

Una hélice de tono más alta mueve una mayor cantidad de aire, que podría crear turbulencia y causar más lavado de accesorios. Genera más empuje a expensas de un sorteo de corriente más alta, Pero dándote una velocidad máxima más alta.

Un accesorio más pequeño es más fácil de detener y acelerar, mientras que un accesorio más grande tarda más en cambiar de rpm debido a la inercia.

Material

Las hélices pueden estar hechas de diferentes materiales, plástico, fibra de carbono, madera, etc.. Cada tipo de material ofrece características únicas, Por ejemplo, la fibra de carbono y los accesorios de madera son rígidos y mejor conocidos por su rendimiento suave, ciertos compuestos de plástico son muy duraderos… verificaresta publicación Para más información.

Forma

La forma de la hélice también juega un papel importante en el rendimiento. La diferencia más distintiva probablemente sería laConsejo de los accesorios: nariz puntiaguda, nariz de toros (Bn) y bullnose híbrida (HBN). Básicamente para hélices que son del mismo tamaño y tono, Los accesorios de punta puntiagudos son los más eficientes, sin embargo, tira menos empuje. Los accesorios de Bullnose pueden obtener más alto en el número de empuje, Sin embargo, también dibujan mucho más actuales. Esto se debe al hecho de que tienen un área de superficie más grande que los accesorios puntiagudos. Y los accesorios de HBN se encuentran entre los dos.

hélice

Número de cuchillas

Las hélices más comunes son probablemente 2 hojas (o pala dual). El siguiente es Tri-Blade, que también es muy popular entre los corredores y los freestylers. A veces incluso puedes ver quad-blade e incluso hex-hox-blade. Básicamente, Cuanta más cuchilla tiene un accesorio, cuanto más superficie y, por lo tanto, puede generar más empuje. Sin embargo, eso también conduce a un sorteo de mayor corriente y una menor eficiencia.

prpellers

Las pruebas son solo como referencia

Es importante consultar las pruebas de empuje del motor, y vea qué accesorios funcionan mejor con los motores que planea ejecutar. La misma hélice puede funcionar de manera muy diferente en 2 Diferentes motores.

Incluso para los accesorios del mismo tamaño y tono, Cuando están hechos de material diferente y por diferentes fabricantes, El rendimiento también tiende a ser muy diferente. Aquí hay un ejemplo en el que yocomparar el 5030 accesorios de dos marcas diferentes.

Sin embargo, estas pruebas de banco se realizan en un entorno estático, y, por lo tanto, no representa el verdadero rendimiento del motor/hélice en la naturaleza – donde el aire se mueve y hay muchos otros factores que pueden tener algún efecto en él. Una de las diferencias más notables entre la prueba de banco estática y el vuelo real es el empuje del motor, que es normalmente 5%-10% Menos en vuelo real que en la prueba de banco estático.

Conclusión

Con una combinación de motor y hélice bien equilibrada, Su quadcopter debe lograr una gran eficiencia, no solo mejorar el tiempo de duración de la batería, pero también permite una gran experiencia de control de usuarios. Espero que esta publicación te haya ayudado a seleccionar el mejor motor y las hélices, Y no dude en compartir sus ideas o preguntas con nosotros.:-)

Fuente original: Oscarliang

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