ドローンモータースラストステップバイステップガイドを計算する方法

 

以前の記事では、モーターがドローンのコアパワーシステムであり、ドローンが飛ぶことができるかどうか、空中にどれだけ安定しているか、重量を運ぶことができるかどうか、.既に飛ぶことができるかどうかを繰り返し述べました。ブラシレスDCモーター（BLDC）は何ですか, ドローンモーターのしくみ、 そしてさまざまな種類のドローンモーターを選択する方法...

 

さて、別の重要なパラメーターを詳しく見る時が来ました：. thrust .

 

スラストは、ドローンが離陸してホバリングできるかどうかを判断し、カメラをマウントできるかどうか、モジュールのマッピング、荷物、その他のミッション機器をマウントできるかどうかを決定します.

 

不十分な推力→飛べない。あまりにも多くの推力→エネルギーを廃棄し、持久力を短縮.

適切なスラストでのみ、モーター、プロペラ、電気速度コントローラー、バッテリーが安定した効率的なシステム.を形成できます。

 

次のセクションでは、スラストの定義、運動電力計算、スラストと重量比の推奨事項、ESCマッチング方法.まで、スラスト評価の段階的なアイデアを段階的に教えます。

 

物理学では、スラストはオブジェクトを前方または上向きに押す力であり、そのユニットは通常、ドローン業界でニュートン（n）またはグラム（g）/キログラム（kg）.であるため、モーターのスラストを測定するために「グラム」または「キログラム」を頻繁に使用します。

 

1.スラストの基本的な定義

スラスト=モーター +プロペラ特定の入力電力で上向きの力

 

例えば：

モーターが1000gのスラストを生成する場合、静的条件の下で1kg未満の重量を「持ち上げる」ことができることを意味します{.

 

クアッドコプターの各モーターの推力は1000gで、合計スラストは4000g（4kg）であり、理論的には2kgの最大離陸重量（2：1の推力と重量の比率）.の推力と重量の比率をサポートできます。

この値は、航空機の「離陸能力」と「荷重容量」.に直接関係しています

 

2.静的スラスト対動的スラスト

実際のアプリケーションでは、静的な推力と動的推力を区別することがよくあります。

タイプ	意味	テスト方法
静的スラスト	スティルエアでモーター +プロペラによって生成されるスラスト	スラストテストプラットフォームに配置されます
ダイナミックスラスト	モーター +プロペラが飛行/動きで提供できる推力	風洞または空中測定（より複雑な）

私たちがよく話すモータースラスト値は、通常、「静的スラスト」を指します。これは、モーターメーカー{.によってテストおよび公開された標準データでもあります。

 

3.推力と重量の比：モーターを選択するための重要な指標

スラスト対重量比=合計スラスト÷離陸重量は、飛行性能を評価するための重要な指標です。

飛行使用	推奨されるスラストと重量の比率	説明します
航空写真/マッピングドローン	2:01	ホバリングと負荷の安定性を確保します
産業偵察/ハイランド事業	2.5:1 ~ 3:1	冗長性を改善して、空気圧/環境の変化に対処します
レースFPVドローン	4:1 ~ 6:1	急速な加速と激しい操作には、高い推力と重量の比率が必要です

たとえば、離陸重量1500gの空中写真ドローンの場合、推奨される合計スラストは約3000gです。つまり、各モーターが少なくとも750gの静的スラストを提供できるソリューションを選択する必要があります。

 

モータースラスト生成のメカニズムを理解するには、基本的な身体的関係を理解する必要があります。

モーターパワー（w）=電圧（v）×current（a）

 

推力の生成は、基本的に、モーターが一定量の電力を消費した後、プロペラを通って空気を下方に加速し、それによって上向きの反応力を生成する.を生成することです。

 

1.スラストに対する電圧、電流、パワーの影響

パラメーター	インパクトステートメント
電圧（V）	電圧が高いほど、電流が同じであるときの出力が高くなります→ 大規模なスラストプラットフォームにより適しています
現在（a）	モーターの現在の負荷強度を示します{.荷重が大きいほど、消費される電力が高くなり、温度上昇.は十分なESC .と一致する必要があります。
パワー（w）	パワーが大きいほど、理論の推力が大きくなりますが、モーターとESC .の限界を超えるかどうかに注意してください。

 

たとえば、単一のパラメーター{.を増やすだけでは、推力強化を実現できません。たとえば、電圧または電流を増やすだけで、過熱、ESC燃焼、バッテリー電圧の低下、または飛行制御の損失.

 

2. kv値とスラストの関係：「高速」に混乱しないでください

KV値（rpm/v）は、モーターが負荷のない状態にあり、入力電圧が1V .の場合にモーターが到達できる速度を示します。たとえば、1 {000 kVモーターの場合、理論速度は.}}}}}}}}}}で10,000 rpmです。

 

KV値が高い：高速ですが、低いトルク、小さなプロペラ、軽荷、およびレースシナリオに適しています。

 

低kV値：低速だが高トルク、大きなプロペラ、大きな推力、負荷を負うプラットフォームに適している.

誤解：より高いKVは、必ずしもより大きな推力を意味するわけではありません{.実際の推力は、モーターが特定の負荷（Propeller）.で連続的に出力できるパワーと効率に依存します。

 

3.例分析：同じプラットフォーム上の異なるKVの違いを推力

例として2つのVSDモーターを取ります。

モデル	KV値	電圧範囲	最大電力	最大スラスト	応用
2306	2400kv	6S	901W	1683g	FPVレーシングマシン
3115	900kv	6S~8S	1617W	4185g	マルチローター航空写真

 

同じ6S電圧では、2306の高速は高速ですが、その推力は3115.の推力よりも明らかに低いです。これは、KV値がスラスト.に比例しないという最良の説明です

 

モータースラストの計算は、基本的なロジック、参照データ、合理的な推定値をマスターする限り、洗練されたテスト機器を持っていなくても、多くの人が{.}を考えるように「形而上学的」ではありません。

 

私たちはあなたに3つのレベルで教えます：

1.推力と重量の比率推定方法（ほとんどのアプリケーションシナリオに適用）

これは、選択の最も一般的で実用的な基盤です。

推奨合計スラスト=離陸重量×推奨スラスト対重量比

フライトタイプ	推奨されるスラストと重量の比率
航空写真/マッピング	2:01
貨物/産業調査	2.5–3:1
レーススルー	4–6:1

 

例：

完全にロードされた場合、空中写真{.のQuadcopterドローンを組み立てます{. .の重量は2 . 2 kgです。

推奨されるスラストと重量の比率は2：1なので、4 . 4kg（4400g）以上の合計スラストが必要です。

次に、各モーターの最小推力は次のとおりです。1100g.

 

2.テーブル比較方法（メーカーのテストデータがある場合に該当する）

VSDシリーズなどの詳細なテストデータを備えたモーターを選択した場合、その最大静的スラストパラメーターを直接参照して、ニーズと比較できます.

モーターモデル	推奨電圧	最大スラスト	推奨最大負荷（スラスト対重量比2：1）
3115	6S–8S	4185g	以下以上2.1kg
2808	6S	2910g	以下以上1.45kg
2306	6S	1683g	以下以上0.8kg

 

このようにして、マシン全体の負荷要件を満たすモーターの範囲をすばやく除外できます.

 

3.手動計算方法（詳細な推定またはDIYユーザーの場合）

パラメーターに非常に敏感である場合、またはデータが準備ができていない場合は、次の関係に基づいて推定することもできます。

（1）電力方法推定：

理論的推力≈C×√（電源×プロペラの直径）

ここで、cは経験的係数であり、通常は約6から9.までの範囲で、プロペラが大きくなるほど、効率が高くなります.

 

例：13-インチプロペラ{.で最大モーター電力を1600Wにすると推定します。

推定スラストは≈7×√（1600×13）≈7×√20800≈7×144≈1008g

 

この方法はおおよその推定に適しており、実際の推力は実際の測定に基づいている必要があります{.

 

必要な推力とモーターモデルを決定したら、次のステップは、サポートシステムの一致、特にESCとバッテリーの一致を考慮することです。ESC電流が不十分でバッテリー出力が不安定な場合、スラストが十分に.}であっても、システムは安定して動作しません。

 

ここに3つのコアマッチング原則があります。

1. ESC電流は最大モーター電流よりも大きくなければなりません

ESC電流定格は、モーターの最大連続電流を1.2〜1.5の係数を超える必要があります

 

実用的なアドバイス：モーターの最大電流よりも20-50％高いESCを選択します

 

例：

VSD 3115モーター、最大電流は約50aです

→60a以上の推奨ESC電流

 

VSD 2306モーター、最大電流は約35aです

→45a以上の推奨ESC電流

 

注：大きすぎるESCを選択するのは安全ですが、重量と消費電力を増加させる可能性があり、結果として効率の廃棄物.

 

2.バッテリー電圧は、モーターKV値と使用環境と一致する必要があります

KV値は、使用するsバッテリーの数を決定します（1s {= 3.7 v）.間違ったバッテリー電圧を選択すると、推力または過負荷と燃え尽きが不十分になります.

KV範囲	推奨バッテリーS番号	アプリケーションの提案
800–1000kv	6S ~ 8S	中および大規模な空中写真/測量
1300–1500kv	4S ~ 6S	マルチロータープラットフォーム
1800kv以上	4S ~ 6S	FPVレース、軽航空機

 

例：

VSD 4720モーター、420kV→6S〜8Sが推奨されます

VSD 2808モーター、1500kV→6s推奨

VSD 2306モーター、2400kV→4Sまたは6S推奨（タスク要件に応じて）

 

3.プロペラサイズは、推力効率とシステム負荷に影響します

プロペラのサイズが大きいほど、トルクとスラストが大きくなりますが、ESCとモーターの負担が大きくなります.メーカー.が提供するテストデータに基づいて、合理的なプロペラタイプの組み合わせを選択することをお勧めします。

 

VSDモーターのケースと組み合わせて、スラストとサポートシステムの選択をすばやく完了します

前のセクションでは、スラスト、計算方法、電圧電流関係、およびESCとバッテリーを選択する方法の定義について説明しました. VSDドローンモーターの実際のデータを使用して、実用的な選択ロジック.を表示します。

 

以下は、ライトクロスカントリードローンから大規模なマルチローターまで、さまざまなフライトシナリオに適した一致する選択の提案の典型的なモデルです。

モーターモデル	KV値	電圧の推奨	最大スラスト	推奨されるプロペラブレード	推奨されるESC電流	適用可能なシナリオ
2306ドローンモーター	1800–2400kv	4S~6S	1683g	5×4.3×3 3ブレードプロペラ	以上大きい40A	FPVレーシング/ドローン
2808ドローンモーター	1300–1950kv	6S	2910g	7-9インチプロペラ	以上大きい45A	中程度のレース/小さな負荷マルチローター
2207ドローンモーター	1960kv	6S	1702g	5インチのプロペラ	以上大きい40A	レーシングドローン
3115ドローンモーター	900–1520kv	6S~8S	4185g	13×6.5プロペラ	以上大きい60A	航空写真/偵察ドローン
2812ドローンモーター	900kv	6S	2710g	10-12インチプロペラ	以上大きい50A	中荷重航空写真/産業飛行プラットフォーム
2807ドローンモーター	1350–1750kv	4S~6S	2728g	6-8インチプロペラ	以上大きい50A	高い操縦性マルチローター /フレキシブルプラットフォーム
4720ドローンモーター	420kv	6S~8S	7232g	15×7×3または13×9×3	以上大きい80~100A	中および大規模な航空調査/商業プラットフォーム
5315ドローンモーター	380kv	6S~12S	9034g	18×5.5プロペラ	以上大きい100A	産業用ペイロードドローン/配送プラットフォーム

 

注：テーブル内のESC電流値は、最大モーター電流×1 . 2〜 1.5.}最大モーター電流以上であることをお勧めします。プロペラサイズは、テスト効率{.に基づいて推奨されます。

 

選択のヒントリマインダー：

 

バッテリーの寿命が心配な場合は、KV +大型プロペラの組み合わせが低いことを優先する必要があります。

 

爆発的なパワーやレースの反応を探している場合は、高いKV +小さなプロペラを選択することがより機敏になります。

 

高cレートバッテリーを使用して、現在のボトルネックがスラストパフォーマンスに影響を与えることを避けることをお勧めします.

 

ESCには、長期の重い負荷のために燃え尽きるのを防ぐのに十分な電流が必要です.

 

VSDでは、電源システムの選択を迅速に完了し、試行錯誤コストを削減するために、各モデルの完全なテストデータとサポートの推奨事項を提供しました.

 

詳細なデータシート、スラストパフォーマンス曲線、またはカスタムパワーシステムの推奨事項については、お気軽にお問い合わせください. OEM/ODMクライアントからの完全なサポートを大量生産.ソリューションからOEM/ODM顧客の大量生産へのワンストップサポートを提供します.}