Hur man beräknar drönsmotorns drivkraft steg för steg guide

 

I våra tidigare artiklar nämnde vi upprepade gånger att motorn är kärnkraftssystemet för drönaren, som avgör om dronen kan flyga, hur stabil den är i luften, om den kan bära vikt och hur länge den kan flyga. Du vet redanVilken borstlös DC -motor (BLDC) är, Hur drone -motorer fungerar och Hur man väljer olika typer av drone -motorer ...

 

Nu är det dags att titta närmare på en annan nyckelparameter: tryck.

 

Thrust avgör om en drone kan ta av och sväva och avgör också om du kan montera kameror, kartläggningsmoduler, ladda last och annan uppdragsutrustning.

 

Otillräckligt tryck → kan inte flyga; För mycket drivkraft → Avfall energi och förkortar uthållighet.

Endast med lämplig drivkraft kan motor, propeller, elektrisk hastighetskontroll och batteri utgöra ett stabilt och effektivt system.

 

I följande avsnitt kommer vi att lära dig kärnidéerna om utvärdering av framsteg steg för steg, från definitionen av drivkraft, motorisk beräkning, rekommendationer om tryck-till-vikt, till ESC-matchningsmetoder.

 

I fysik är drivkraften kraften som skjuter ett objekt framåt eller uppåt, och dess enhet är vanligtvis Newton (n) eller gram (g)\/kilogram (kg). I drone -industrin använder vi oftare "gram" eller "kilogram" för att mäta motorens drivkraft, vilket direkt återspeglar hur mycket vikt den kan "lyfta".

 

1. Grundläggande definition av drivkraft

Tryck=Motor + propell uppåt kraft vid en viss ingångseffekt

 

Till exempel:

Om en motor producerar 1000 g drivkraft betyder det att den kan "lyfta" en vikt på mindre än 1 kg under statiska förhållanden.

 

Trycket för varje motor i en quadcopter är 1000 g, och det totala drivkraften är 4000 g (4 kg), vilket teoretiskt kan stödja en maximal startvikt på 2 kg (tryckförhållande på 2: 1).

Detta värde är direkt relaterat till flygplanets "startkapacitet" och "lastkapacitet".

 

2. Statisk drivkraft mot dynamisk drivkraft

I praktiska tillämpningar skiljer vi ofta mellan statisk drivkraft och dynamisk drivkraft:

typ	Definition	Testmetod
Statisk drivkraft	Drivkraften som genereras av motorn + propellen i stillluft	Placerad på trycktestplattformen
Dynamisk drivkraft	Den drivkraft som motorn + propellen kan ge i flygning\/rörelse	Vindtunnel eller flygmätning (mer komplex)

Det motoriska drivvärdet som vi ofta pratar om hänvisar vanligtvis till den "statiska drivkraften", som också är standarddata som testas och publiceras av motortillverkare.

 

3. Tryck-till-vikt-förhållande: En nyckelindikator för att välja en motor

Tryck-till-vikt-förhållande=Total drivkraft ÷ startvikt, är en viktig indikator för utvärdering av flygprestanda:

Flyganvändning	Rekommenderat förhållande till vikt	illustrera
Flygfotografering\/mappningsdrone	2:01	Säkerställa svävande och laststabilitet
Industrial Reconnaissance\/Highland Operations	2.5:1 ~ 3:1	Förbättra redundans för att hantera förändringar i lufttryck\/miljö
Racing FPV -drone	4:1 ~ 6:1	Snabb acceleration och intensiva manövrar kräver ett högt tryckförhållande

Till exempel, för en flygfotograferingsdron med en startvikt på 1500 g, är den rekommenderade totala drivkraften cirka 3000 g, vilket innebär att du måste välja en lösning där varje motor kan ge minst 750 g statisk drivkraft.

 

För att förstå mekanismen för generering av motorer måste du förstå en grundläggande fysisk relation:

Motorkraft (W)=spänning (V) × ström (A)

 

Genereringen av drivkraften är i huvudsak att efter att motorn konsumerar en viss mängd elektrisk kraft påskyndar den luften nedåt genom propellen och därmed genererar en uppåt reaktionskraft. Ju större drivkraft, desto högre är strömförbrukningen, desto större är strömmen och desto snabbare är temperaturökningen.

 

1. Påverkan av spänning, ström och kraft på drivkraften

parameter	Konsekvensförklaring
Spänning (v)	Ju högre spänning, desto högre är effektutgången när strömmen är densamma→ Mer lämplig för stora tryckplattformar
Ström (a)	Anger motorns nuvarande belastningsintensitet. Ju större last, desto mer kraft konsumerar den och desto högre är temperaturökningen. Det måste matchas med tillräcklig ESC.
Kraft (W)	Ju större kraft, desto större drivkraft i teorin, men var försiktig om den överstiger gränserna för motorn och ESC.

 

Tryckförbättring kan inte uppnås genom att helt enkelt öka en enda parameter. Till exempel kan helt enkelt att öka spänningen eller strömmen orsaka överhettning, ESC -bränning, batterispänningsfall eller till och med förlust av flygkontroll.

 

2. Förhållandet mellan kv -värde och tryck: var inte förvirrad av "hög hastighet"

KV-värde (RPM\/V) indikerar den hastighet som motorn kan nå när motorn är under tillstånd utan belastning och ingångsspänningen är 1V. Till exempel, för en 1 000 kV -motor är den teoretiska hastigheten 10 000 rpm vid 10V spänning.

 

Högt KV -värde: hög hastighet, men lågt vridmoment, lämpligt för små propeller, lätta laster och racingscenarier;

 

Låg KV-värde: Låg hastighet men högt vridmoment, lämpligt för stora propeller, stora tryck- och bärande plattformar.

Missuppfattning: En högre KV betyder inte nödvändigtvis större drivkraft. Den verkliga drivkraften beror på kraften och effektiviteten som motorn kontinuerligt kan matas ut under en viss belastning (propell).

 

3. Exempelanalys: Tryckskillnader mellan olika KV på samma plattform

Ta två VSD -motorer som ett exempel:

modell	Kv -värde	Spänningsområde	Maximal ström	Maximal drivkraft	ansökan
2306	2400kv	6S	901W	1683g	FPV racingmaskin
3115	900kv	6S~8S	1617W	4185g	Flygfotografering

 

Med samma 6S -spänning, även om 2306 har en hög hastighet, är dess drivkraft uppenbarligen lägre än den för 3115. Detta är den bästa förklaringen att KV -värdet inte är proportionellt mot drivkraften.

 

Att beräkna motorisk drivkraft är inte så "metafysisk" som många tror. Även om du inte har sofistikerad testutrustning, så länge du behärskar grundläggande logik, referensdata och rimliga uppskattningar, kan du fatta en preliminär bedömning om en motor är lämplig för ditt drone -projekt.

 

Vi lär dig på tre nivåer:

1. Uppskattningsmetod för att driva till vikt (tillämplig på de flesta applikationsscenarier)

Detta är den vanligaste och praktiska grunden för urval:

Rekommenderad total drivkraft=startvikt × Rekommenderat tryckförhållande

Flygtyp	Rekommenderat förhållande till vikt
Flygfotografering\/kartläggning	2:01
Last\/industriell utredning	2.5–3:1
Tävla igenom	4–6:1

 

exempel:

Du kommer att montera en quadcopter -drönare för flygfotografering. Dess startvikt när den är fullastad är 2,2 kg.

Det rekommenderade förhållandet mellan vikt är 2: 1, så du behöver en total tryck större än eller lika med 4,4 kg (4400 g).

Då bör minsta drivkraft för varje motor vara: 1100 g.

 

2. Tabelljämförelsemetod (tillämplig när det finns tillverkarens testdata)

Om du väljer en motor med detaljerade testdata, till exempel VSD -serien, kan du direkt hänvisa till dess maximala statiska tryckparametrar och jämföra dem med dina behov.

Motormodell	Rekommenderad spänning	Maximal drivkraft	Rekommenderad maximal belastning (tryck-till-vikt-förhållande 2: 1)
3115	6S–8S	4185g	Mindre än eller lika med2,1 kg
2808	6S	2910g	Mindre än eller lika med1,45 kg
2306	6S	1683g	Mindre än eller lika med0. 8 kg

 

På detta sätt kan du snabbt filtrera bort utbudet av motorer som uppfyller lastkraven för hela maskinen.

 

3. Metod för manuell beräkning (för detaljerad uppskattning eller DIY -användare)

Om du är mycket känslig för parametrarna, eller inte har färdiga drivdata, kan du också uppskatta dem baserat på följande förhållande:

(1) Power Methods estimation:

Teoretisk drivkraft ≈ C × √ (Power × Propellerdiameter)

Där C är en empirisk koefficient, vanligtvis från cirka 6 till 9. Ju större propellen, desto högre effektivitet.

 

Exempel: Du uppskattar den maximala motorkraften till 1600w med en 13- tum propeller.

Den uppskattade drivkraften är ≈ 7 × √ (1600 × 13) ≈ 7 × √20800 ≈ 7 × 144 ≈ 1008g

 

Denna metod är lämplig för ungefärlig uppskattning, och den faktiska drivkraften måste fortfarande baseras på faktiska mätningar.

 

När du har bestämt den nödvändiga drivkraften och motormodellen är nästa steg att överväga matchningen av stödsystemet, särskilt ESC och batteriet. Om ESC -strömmen är otillräcklig och batteriutgången är instabil kommer systemet inte att fungera stabilt även om drivkraften är tillräcklig.

 

Här är tre kärnmatchningsprinciper:

1. ESC -ström måste vara större än den maximala motorströmmen

ESC -strömklassificering bör överstiga motorns maximala kontinuerliga ström med en faktor 1,2 till 1,5

 

Praktiskt råd: Välj en ESC som är 20-50% högre än motorns maximala ström

 

exempel:

VSD 3115 Motor, maximal ström är cirka 50A

→ Rekommenderad ESC -ström större än eller lika med 60A

 

VSD 2306 Motor, maximal ström är cirka 35A

→ Rekommenderad ESC -ström större än eller lika med 45A

 

Obs: Även om att välja en ESC som är för stor är säker, kan det också öka vikten och kraftförbrukningen, vilket resulterar i effektivitetsavfall.

 

2. Batterispänningen ska matcha motorens KV -värde och användningsmiljön

KV -värdet avgör hur många S -batterier du ska använda (1s=3. 7V). Att välja fel batterispänning kommer att resultera i otillräcklig tryck eller överbelastning och utbrändhet.

Kv -intervall	Rekommenderat batteriets nummer	Ansökningsförslag
800–1000kv	6S ~ 8S	Medel- och storskalig flygfotografering\/kartläggning
1300–1500kv	4S ~ 6S	Multi-rotor plattform
1800kv och högre	4S ~ 6S	FPV -racing, lätta flygplan

 

exempel:

VSD 4720 MOTOR, 420KV → 6S ~ 8S Rekommenderas

VSD 2808 MOTOR, 1500kV → 6s Rekommenderas

VSD 2306 MOTOR, 2400KV → 4S eller 6S Rekommenderas (beroende på uppgiftskraven)

 

3. Propellerstorlek påverkar tryckeffektiviteten och systembelastningen

Ju större propellerstorlek, desto större vridmoment och tryck, men desto större bördan på ESC och motor. Det rekommenderas att välja en rimlig kombination av propellertyp baserat på testdata som tillhandahålls av tillverkaren.

 

Kombinerat med VSD -motorfodral, slutför snabbt drivkraften och stödjande systemval

I de tidigare avsnitten förklarade vi definitionen av drivkraft, beräkningsmetod, spänningsströmsförhållande och hur man väljer ESC och batteri. Nu kommer vi att använda de verkliga uppgifterna från VSD Drone Motors för att visa dig en praktisk urvalslogik.

 

Följande är några typiska modeller för matchande urvalsförslag, lämpliga för olika flygscenarier från lätta längddrönare till stora multirotorer:

Motormodell	Kv -värde	Spänningsrekommendationer	Maximal drivkraft	Rekommenderade propellerblad	Rekommenderad ESC -ström	Tillämpliga scenarier
2306 drönsmotor	1800–2400kv	4S~6S	1683g	5×4.3×3 tre-blad propeller	Större än eller lika med40A	FPV racing\/ drone
2808 drönsmotor	1300–1950kv	6S	2910g	7-9 tum propeller	Större än eller lika med45A	Medium racing\/ liten belastning multirotor
2207 drönsmotor	1960kv	6S	1702g	5 tum propeller	Större än eller lika med40A	Tävlingsdrone
3115 drönsmotor	900–1520kV	6S~8S	4185g	13×6.5 propeller	Större än eller lika med60A	Flygfotografering\/rekognoseringsdroner
2812 drönsmotor	900kv	6S	2710g	10-12 tum propeller	Större än eller lika med50A	Medium Load Aerial Photography\/Industrial Flight Platform
2807 drönsmotor	1350–1750 kV	4S~6S	2728g	6-8 tum propeller	Större än eller lika med50A	Hög manövrerbarhet multirotor \/ flexibel plattform
4720 drönsmotor	420kv	6S~8S	7232g	15×7×3 eller 13×9×3	Större än eller lika med80~100A	Medium och stor flygundersökning\/kommersiell plattform
5315 drönsmotor	380kv	6S~12S	9034g	18×5.5 propeller	Större än eller lika med100A	Nyttolast\/leveransplattform för industriell kvalitet

 

Obs: ESC -strömvärdet i tabellen rekommenderas att vara större än eller lika med den maximala motorströmmen × 1,2 ~ 1,5. Propellerstorleken rekommenderas baserat på testeffektiviteten. Det faktiska valet bör finjusteras baserat på last, flygtid och kroppsstruktur.

 

Urvalstips Påminnelse:

 

Om du är orolig för batteritiden bör du prioritera den låga KV + stora propellkombinationen;

 

Om du letar efter explosiv kraft eller racingrespons kommer det att vara mer smidig att välja hög KV + liten propell.

 

Det rekommenderas att använda höga C-hastighetsbatterier för att undvika aktuella flaskhalsar som påverkar tryckprestanda.

 

ESC måste ha tillräckligt med ström för att förhindra att den brinner ut på grund av långvarig tung belastning.

 

På VSD har vi tillhandahållit fullständiga testdata och stödjande rekommendationer för varje modell för att hjälpa dig att snabbt slutföra val av kraftsystem och minska prov- och felkostnaderna.

 

Kontakta vårt team för detaljerade datablad, rekommendationer om tryckprestanda eller rekommendationer för anpassade kraftsystem. Kontakta vårt team. Vi erbjuder fullt stöd för OEM\/ODM-klienter-från designkonsultation till massproduktion. Vi tillhandahåller one-stop-stöd från lösningsmatchning till massproduktion för OEM\/ODM-kunder.