Hướng dẫn đầy đủ về động cơ máy bay không người lái: Loại, Ladespan, Lựa chọn & Câu hỏi thường gặp

 

Đây là câu hỏi đầu tiên mà nhiều người mới bắt đầu gặp phải khi tiếp xúc với máy bay không người lái: "Động cơ của máy bay không người lái sử dụng AC hay DC?" Thoạt nhìn, điều này nghe có vẻ như một câu hỏi cơ bản về điện, nhưng nó liên quan đến sự kết hợp giữa cấu trúc động cơ, loại nguồn điện và phương pháp điều khiển.

 

Trả lời nhanh: Hầu hết máy bay không người lái đều sử dụng động cơ DC

Chính xác hơn, hầu hết máy bay không người lái đều sử dụng động cơ DC không chổi than (viết tắt là BLDC). Chúng được cung cấp năng lượng bởi pin lithium, tạo ra điện áp DC. Bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC) điều khiển thứ tự cấp điện cho các cuộn dây ba pha của động cơ, để điều khiển vòng quay của động cơ.

 

Khi hoạt động, ESC chuyển đổi DC thành tín hiệu giống AC ba pha - thường là sóng sin hoặc sóng vuông - để điều khiển động cơ, nhưng điều này không có nghĩa là động cơ về cơ bản là một hệ thống AC. Hệ thống điều khiển và nguồn điện cốt lõi của nó vẫn dựa trên logic DC.

 

Tại sao không phải là động cơ AC thông thường?

Máy bay không người lái chạy bằng pin, vì vậy không có nguồn điện AC.

 

Động cơ AC cồng kềnh hơn, khó điều khiển hơn và không phù hợp với máy bay không người lái hạng nhẹ;

 

Động cơ DC phản ứng nhanh hơn, giúp dễ dàng điều chỉnh tốc độ và kiểm soát tư thế bay.

 

Do đó, từ khả năng thích ứng năng lượng đến phản ứng điều khiển, động cơ DC là lựa chọn tốt nhất cho hệ thống nguồn UAV.

 

Trong hệ thống máy bay không người lái, động cơ có thể được chia thành hai loại: động cơ DC chổi than và động cơ DC không chổi than (BLDC). Mặc dù tên gọi tương tự, hai loại này khác nhau đáng kể về cấu trúc, hiệu suất và ứng dụng.

 

Động cơ chổi than: cấu trúc đơn giản, nhưng dần bị loại bỏ

Động cơ chổi than sử dụng chổi than và bộ chuyển mạch để chuyển hướng dòng điện. Chúng có phương pháp điều khiển đơn giản và chi phí thấp. Chúng chủ yếu được sử dụng trong một số máy bay không người lái hoặc mô hình đồ chơi giá rẻ, tải trọng thấp. Một lợi ích chính là hoạt động cắm và chạy đơn giản. Tuy nhiên, chúng bị hao mòn nhanh, hiệu suất thấp hơn và tuổi thọ hạn chế. Tuổi thọ trung bình dao động từ 1.000 đến 3.000 giờ, tương đương khoảng 1 năm.

 

Động cơ không chổi than: hiệu quả hơn và là lựa chọn phổ biến

Động cơ không chổi than loại bỏ cấu trúc chuyển mạch cơ học và được điều khiển bởi bộ điều khiển tốc độ điện tử (ESC), do đó có những ưu điểm sau:

Không bị hao mòn cơ học, tuổi thọ dài hơn;

 

Phản ứng tốc độ nhanh hơn và điều khiển bay chính xác hơn;

 

Hiệu suất cao, ít tỏa nhiệt và tuổi thọ pin tốt hơn;

 

Độ ồn thấp, lý tưởng cho các ứng dụng như chụp ảnh trên không.

 

Ngày nay, từ máy bay không người lái dân dụng đến nền tảng công nghiệp, động cơ không chổi than đã trở thành xu hướng chủ đạo, đặc biệt phù hợp với các tình huống tải trọng cao, bay thường xuyên và yêu cầu độ ổn định cao.

 

Tuổi thọ của động cơ liên quan trực tiếp đến độ ổn định lâu dài và chi phí bảo trì của máy bay không người lái. Đặc biệt trong các chuyến bay thương mại hoặc tần suất cao, độ bền của động cơ là một trong những điểm quan trọng cần lưu ý khi lựa chọn mẫu máy bay.

 

Động cơ chổi than: tuổi thọ ngắn, phù hợp cho mục đích sử dụng một lần hoặc ít.

Do ma sát liên tục giữa chổi than và cổ góp, động cơ chổi than sẽ dần bị mòn trong quá trình hoạt động, dẫn đến hiệu suất giảm, sinh nhiệt tăng và cuối cùng là giảm hiệu suất. Nhìn chung:

Tuổi thọ khoảng 1000~3000 giờ;

 

Nếu bạn bay thường xuyên, bạn thường cần thay thế sau khoảng một năm;

 

Phù hợp cho máy bay không người lái giá rẻ hoặc thiết bị giảng dạy/giải trí ít được sử dụng.

 

Động cơ không chổi than: tuổi thọ dài hơn và ổn định hơn

Động cơ không chổi than loại bỏ cấu trúc ma sát vật lý, và độ mòn chủ yếu tập trung ở bộ phận ổ trục, do đó tuổi thọ tổng thể dài hơn. Nếu sử dụng đúng cách và thực hiện bảo trì cơ bản (như chống thấm nước, chống bụi và vệ sinh thường xuyên):

Tuổi thọ có thể đạt hơn 5.000 giờ, thậm chí vượt xa tuổi thọ của pin và giá đỡ;

 

Nó cũng có thể duy trì hiệu suất và khả năng phản hồi tốt trong quá trình vận hành lâu dài;

 

Nó đặc biệt phù hợp cho các nền tảng UAV đòi hỏi độ tin cậy cao, chẳng hạn như chụp ảnh trên không, nông nghiệp và kiểm tra.

 

Tất nhiên, bất kể loại động cơ nào, tuổi thọ của nó cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

Tải trọng cao hơn và tần suất bay thường xuyên sẽ làm tăng tốc độ hao mòn động cơ.

 

Tản nhiệt kém: Nhiệt độ cao liên tục làm tăng tốc độ hao mòn ổ trục;

 

Mức độ bảo vệ: Động cơ có cấu trúc chống nước và chống bụi hay không liên quan đến khả năng chống chịu môi trường của nó.

 

Câu hỏi này có vẻ đơn giản, nhưng thực ra nó liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của máy bay không người lái. Số lượng động cơ quyết định độ ổn định bay, khả năng chịu tải và độ phức tạp điều khiển của toàn bộ máy bay không người lái.

 

Máy bay không người lái đa cánh quạt: máy bay bốn cánh quạt là dòng máy bay phổ biến nhất

Các máy bay không người lái phổ biến nhất cho mục đích tiêu dùng và thương mại hầu như đều có thiết kế đa cánh quạt, được chia thành các loại sau tùy theo số lượng động cơ:

Tên mô hình	Số lượng động cơ	Tính năng và ứng dụng
Quadcopter	4	Phổ biến nhất, phù hợp cho nhiếp ảnh trên không, băng qua và chuyến bay hàng ngày
Hexacopter	6	Cải thiện khả năng tải và dự phòng cho sử dụng công nghiệp/nông nghiệp
Octocopter	8	Khả năng tải cao, dung sai lỗi nâng cao, được sử dụng để chụp ảnh và khảo sát trên không chuyên nghiệp
Tri-Rotor / Twin-Rotor	2~3	Chủ yếu được nhìn thấy trong máy bay không người lái cánh cố định hoặc lai

 

Nhìn chung, mỗi rotor cần một động cơ. Càng nhiều rotor, hệ thống điều khiển càng phức tạp, nhưng độ ổn định và khả năng mang tải cũng sẽ được cải thiện.

 

Máy bay không người lái cánh cố định: 1~2 động cơ

Không giống như máy bay không người lái nhiều rotor, máy bay không người lái cánh cố định thường chỉ sử dụng một động cơ đẩy chính (đôi khi có thêm động cơ đuôi/cất cánh thẳng đứng), phù hợp cho các chuyến bay đường dài và thời gian bay dài hơn, nhưng yêu cầu cao hơn về không gian cất cánh và hạ cánh.

 

Hầu như tất cả những người đã sử dụng máy bay không người lái đều có trải nghiệm này: ngay khi động cơ khởi động, toàn bộ máy bay ngay lập tức phát ra âm thanh "ù" tần số cao, đặc biệt là trong quá trình cất cánh và tăng tốc . Vậy tại sao động cơ máy bay không người lái lại ồn ào như vậy? Khóa của vấn đề không phải là chính động cơ .

 

"Nguồn nhiễu" thực sự là chân vịt

Nguồn tiếng ồn chính trong máy bay không người lái là nhiễu loạn không khí và lực cản khí động học gây ra bởi các cánh quạt quay nhanh trong quá trình quay tốc độ cao, thay vì tiếng ồn điện từ hoặc cơ học của động cơ . cụ thể: cụ thể:

Tốc độ càng cao, sự xáo trộn không khí càng dữ dội và tiếng ồn càng lớn;

 

Cánh quạt càng lớn và âm thanh càng dốc, âm thanh cắt gió càng đáng chú ý;

 

Khi bay ở tốc độ cao hoặc với tải trọng nặng, động cơ phải đầu ra mô -men xoắn ở tốc độ cao, khiến tiếng ồn tăng thêm .

 

Bản thân cấu trúc động cơ cũng ảnh hưởng đến tiếng ồn, nhưng nó nhỏ hơn

Động cơ không chổi than thường yên tĩnh hơn động cơ chải vì chúng không có ma sát cọ carbon;

 

Phương thức điều khiển cũng có liên quan . Ví dụ, điều khiển sóng vuông có xu hướng tạo ra tiếng ồn tần số cao hơn so với sóng hình sin foc .

 

Nhưng nhìn chung, chính động cơ chỉ chiếm một phần nhỏ của nguồn nhiễu .

 

Gợi ý giảm tiếng ồn

Chọn một thiết kế chân vịt yên tĩnh hơn (E . g . đầu chân vịt cong, lưỡi giảm nhiễu);

 

Cố gắng tránh các chuyến bay đầy đủ dài hạn;

 

Sử dụng động cơ chất lượng cao và ESC sóng hình sin có thể làm giảm thêm nhiễu hệ thống .

 

Việc lựa chọn động cơ phù hợp là điều kiện tiên quyết để đảm bảo máy bay không người lái bay ổn định, an toàn và hiệu quả. Đặc biệt đối với các nền tảng bay tự lắp ráp hoặc tùy chỉnh, việc lựa chọn động cơ phải được kết hợp với nhiều thông số, chứ không chỉ "nhìn vào công suất".

 

1. Tổng trọng lượng quan trọng

Lực đẩy động cơ phải đủ để vượt qua trọng lượng của toàn bộ máy, bao gồm cả những điều sau:

Giá đỡ máy bay

 

Ắc quy

 

Bộ điều khiển, GPS, cảm biến và các hệ thống điện tử khác

 

Tải trọng (E . g . camera, hệ thống phun)

 

Tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng thường được đề xuất là 2: 1 đến 3: 1, nghĩa là:

 

Đối với một máy bay không người lái 2kg, mỗi động cơ sẽ cung cấp lý tưởng 1 Lau1 . 5kg lực đẩy.

 

Trong một quadcopter, mỗi động cơ phải cung cấp ít nhất 500g lực đẩy ổn định .

 

2. Kích thước khung quyết định sự kết hợp giữa cánh quạt và động cơ

Động cơ không hoạt động độc lập - nó phải được kết hợp với kích thước cánh quạt phù hợp. Kích thước cánh quạt bị giới hạn bởi chiều dài cơ sở và chiều dài cánh tay của khung máy bay không người lái.

Cánh quạt lớn (chẳng hạn như cánh quạt lớn hơn 12 inch) phù hợp với động cơ có KV thấp, phù hợp cho chụp ảnh trên không và các nhiệm vụ chịu tải;

 

Cánh quạt nhỏ (chẳng hạn như 5 inch và 6 inch) phù hợp với động cơ có KV cao và phù hợp cho các cuộc đua hoặc các thao tác nhanh.

 

Cấu trúc khung càng lớn, kích thước động cơ càng lớn và khả năng tản nhiệt càng lớn, nhưng trọng lượng của toàn bộ máy cũng sẽ tăng theo.

 

3. Các thông số khác: điện áp, dòng điện và khả năng tương thích ESC

Điện áp định mức của động cơ phải phù hợp với pin (ví dụ, pin 6S có thể được điều chỉnh cho động cơ hỗ trợ điện áp 22,2V).

 

Dòng điện tối đa ảnh hưởng đến việc lựa chọn ESC, và phải giữ lại một biên độ 20-30%;

 

Nếu sử dụng với ESC hiệu suất cao (chẳng hạn như ESC FOC), nên chọn động cơ có KV thấp đến trung bình, phản ứng nhanh và mô-men xoắn ổn định.

 

Khi mua hoặc so sánh động cơ máy bay không người lái, tham số "giá trị KV" thường được đề cập . Nhiều người nghĩ rằng KV càng cao, động cơ càng mạnh và nó sẽ bay nhanh hơn, nhưng đây không phải là trường hợp .

 

Giá trị KV là gì?

Giá trị KV đề cập đến tốc độ mà động cơ có thể tạo ra trong các điều kiện không tải cho mỗi điện áp 1V được áp dụng (tính bằng RPM/V) . Ví dụ, động cơ KV 1000

 

Nó phản ánh các đặc điểm tốc độ của động cơ, không phải chất lượng tổng thể .

 

Giá trị KV cao hơn ≠ động cơ tốt hơn

Động cơ KV cao: Tốc độ nhanh, nhưng mô-men xoắn thấp, phù hợp cho tải nhẹ, chuyến bay tốc độ cao ngắn hạn (như máy bay không người lái đua xe);

 

Động cơ KV thấp: Tốc độ chậm nhưng mô -men xoắn cao, phù hợp hơn cho các ứng dụng có tải trọng nặng và yêu cầu cao cho chuyến bay ổn định (như chụp ảnh trên không và máy bay không người lái nông nghiệp);

 

Ngoài ra, giá trị KV cũng ảnh hưởng đến loại cánh quạt bạn có thể sử dụng:

Động cơ cao KV thường được ghép nối với cánh quạt ngắn;

 

Động cơ KV thấp phù hợp cho các cánh quạt lớn, giúp cải thiện lực đẩy và hiệu quả .

 

Làm thế nào để xác định phạm vi KV thích hợp?

Điều này phụ thuộc vào một số yếu tố:

Điện áp pin: Điện áp càng cao, tốc độ thực tế càng cao và giá trị KV phải được giảm một cách thích hợp;

 

Kích thước lưỡi: Lưỡi dao lớn có KV thấp, lưỡi nhỏ có KV cao;

 

Nhiệm vụ bay: Nếu bạn cần khả năng cơ động, hãy chọn một KV cao; Nếu bạn cần ổn định và bền bỉ, hãy chọn một kv thấp .

 

Đối mặt với nhiều động cơ khác nhau trên thị trường, nhiều người có câu hỏi này: Tôi nên chọn cái nào? Có một động cơ "tốt nhất" phổ biến? Trên thực tế, trong lĩnh vực máy bay không người lái, không có động cơ "tốt nhất" hoàn toàn, chỉ có động cơ phù hợp nhất với nhu cầu bay, điều kiện cấu trúc và ngân sách của bạn .

 

Cơ sở đầu tiên để lựa chọn động cơ: Trọng lượng máy

Máy bay không người lái nặng hơn đòi hỏi các động cơ mạnh hơn phải cất cánh trơn tru và duy trì chuyến bay ổn định . Điều này không chỉ bao gồm trọng lượng của chính khung, mà còn cả trọng lượng của pin, hệ thống điều khiển bay, cánh quạt và tải trọng (như máy ảnh, máy phun), v.v.

 

Khi tổng trọng lượng được xác định, tổng lực đẩy theo yêu cầu của động cơ có thể được suy ra, và sau đó phạm vi lực đẩy mà mỗi động cơ nên có thể được tính toán dựa trên số trục .

 

Ví dụ:

Đối với một máy bay không người lái quad quad với tổng trọng lượng 4kg, nên có lực đẩy của mỗi động cơ là ít nhất 1 . 5kg ~ 2kg, để lại một số dự phòng để đảm bảo chuyến bay ổn định.

 

Cơ sở thứ hai: kích thước giá đỡ

Kích thước của khung máy bay không người lái xác định chiều dài của các cánh quạt bạn có thể sử dụng, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến sự lựa chọn của động cơ:

Các khung lớn hơn có thể được ghép nối với các cánh quạt lớn + động cơ thấp KV để nâng cao hiệu quả và ổn định;

 

Khung nhỏ hơn giới hạn chiều dài lưỡi và cần được khớp với động cơ KV cao để tăng tốc độ để bù cho lực đẩy .

 

Nói cách khác, động cơ, cánh quạt và khung được liên kết với nhau và không thể được xem xét riêng .

 

Cơ sở thứ ba: Nhiệm vụ bay

Các kịch bản nhiệm vụ khác nhau có các yêu cầu hiệu suất khác nhau cho động cơ:

Đối với các nhiệm vụ như chụp ảnh và kiểm tra trên không, tính ổn định, tiếng ồn thấp và hiệu quả sức bền của động cơ là quan trọng hơn;

 

Đua xe, máy bay không người lái và cảnh khác đòi hỏi khả năng tăng tốc, tốc độ phản ứng và sức mạnh nổ của động cơ;

 

Các nền tảng như nông nghiệp và hậu cần yêu cầu động cơ có KV thấp, mô -men xoắn cao và công suất tải cao .

 

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp động cơ hiệu suất cao, ổn định và đáng tin cậy cho nhiều loại máy bay không người lái khác nhau, VSD cung cấp nhiều mẫu động cơ rotor ngoài không chổi than, đáp ứng nhiều nhu cầu ứng dụng khác nhau, từ máy bay không người lái xuyên quốc gia hạng nhẹ đến nền tảng nông nghiệp và chụp ảnh trên không tải trọng nặng.

 

Các mô hình động cơ bán nóng VSD trong nháy mắt:

người mẫu	Phạm vi giá trị KV	Sử dụng được đề xuất	Lực đẩy tối đa
5315 Động cơ máy bay không người lái	380kv	Nhiếp ảnh trên không cấp công nghiệp/Nền tảng hậu cần đa cánh quạt	9034g
4720 Động cơ máy bay không người lái	420kV	Máy bay không người lái nông nghiệp/máy bay không người lái kiểm tra	7232g
Động cơ máy bay không người lái 3115	900 Từ1520kV	Khảo sát cỡ trung bình, chụp ảnh trên không và nền tảng bay chịu tải	4185g
2808 Động cơ máy bay không người lái	1300 bóng1950kv	Máy bay huấn luyện và chụp ảnh trên không trung bình	2910g
Động cơ máy bay không người lái 2812	900kv	Độ bền đa ROTOR, Nền tảng chuyến bay ổn định	2710g
2807 Động cơ máy bay không người lái	1350 Từ1750KV	Nền tảng đa trục linh hoạt, kiểm tra môi trường	2728g
2306 Động cơ máy bay không người lái	1800 bóng2400kv	Máy bay không người lái xuyên quốc gia, máy bay không người lái đua xe	1683g
Động cơ máy bay không người lái 2207	1960kv	FPV nhẹ, máy bay cấp nhập cảnh	1702g

 

Tại sao chọn VSD Motors?

Một loạt các tùy chọn tùy chỉnh KV để phù hợp với các nền tảng điện áp khác nhau (3s ~ 12s)

 

Hoàn thành dữ liệu kiểm tra và báo cáo hiệu suất cho từng động cơ

 

Trước khi rời khỏi nhà máy, nó đã trải qua thử nghiệm tĩnh + Kiểm tra lực đẩy + Xác minh lão hóa nhiệt độ cao

 

Có thể cung cấp các đề xuất phù hợp ESC, thích ứng chân vịt, dịch vụ OEM/ODM

 

Cần thông số kỹ thuật chi tiết hoặc tư vấn kỹ thuật? Vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết hướng dẫn sử dụng sản phẩm, mẫu hoặc tư vấn kỹ thuật . Chúng tôi cũng hỗ trợ cộng tác dự án .