Có những loại động cơ máy bay không người lái? Một phân tích toàn diện từ cấu trúc đến sử dụng

 

Trong bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu nguyên lý hoạt động của động cơ drone và lý do tại sao động cơ DC không chổi than lại trở nên phổ biến. Nếu bạn vẫn chưa biết "Động cơ drone là DC hay AC?", bạn nên đọc bài viết trước để hiểu rõ hơn những điểm chính sau: "Tại sao các nhiệm vụ bay khác nhau cần các loại động cơ khác nhau".

 

Trên thị trường hiện có rất nhiều loại động cơ drone, từ 2207 đến 5315kV, từ 2400kV đến 380kV. Các thông số khác nhau dẫn đến logic thiết kế và hiệu suất bay hoàn toàn khác nhau.

 

Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về các loại động cơ drone chính từ ba khía cạnh cấu trúc, mục đích và hiệu suất, đồng thời kết hợp các thông số thực tế của động cơ drone VSD để giúp bạn đưa ra quyết định lựa chọn chính xác hơn.

 

Động cơ drone có thể được chia thành hai loại dựa trên cấu trúc và nguyên lý hoạt động:

Động cơ chổi than

Động cơ chổi than là loại động cơ được sử dụng rộng rãi sớm nhất. Cấu trúc của nó bao gồm chổi than và bộ chuyển mạch, có chức năng chuyển đổi hướng dòng điện một cách cơ học để làm cho rotor quay.

 

Đặc điểm:

Cấu trúc đơn giản và chi phí thấp;

Mạch điều khiển đơn giản và có thể được cấp nguồn trực tiếp;

Do ma sát giữa chổi than và bộ chuyển mạch, tuổi thọ ngắn và việc bảo trì thường xuyên;

Động cơ chạy ồn và hiệu suất tương đối thấp;

Phù hợp cho đồ chơi hoặc drone cỡ nhỏ cấp thấp với hiệu suất hạn chế.

 

Với sự tiến bộ của công nghệ, thị phần của động cơ chổi than trên thị trường drone chuyên nghiệp đã dần được thay thế bằng động cơ không chổi than.

 

Động cơ không chổi than

Động cơ không chổi than loại bỏ bộ phận chuyển mạch cơ học và sử dụng bộ chuyển mạch điện tử (ESC) để chuyển mạch dòng điện, giúp cải thiện hiệu suất và tuổi thọ. Động cơ không chổi than được chia thành hai loại theo cấu trúc rotor:

a. Động cơ không chổi than Inrunner

Rotor nằm bên trong động cơ và stato nằm bên ngoài;

Rotor có tốc độ cao và kích thước tương đối nhỏ;

Phù hợp cho các UAV nhỏ và một số ứng dụng tốc độ cao.

 

b. Outrunner

Rotor được quấn quanh stato và thường có kích thước lớn hơn;

Tốc độ tương đối thấp, nhưng mô-men xoắn đầu ra lớn;

Do cấu trúc rotor bên ngoài, khả năng tản nhiệt tốt hơn và phù hợp với các loại drone như chụp ảnh trên không và drone nhiều rotor đòi hỏi độ ổn định cao.

 

Trước khi chọn động cơ, bạn phải hiểu rằng động cơ máy bay không người lái không phải là "các bộ phận phổ quát" mà là các thành phần dành riêng cho nhiệm vụ . Các nhiệm vụ bay khác nhau có các yêu cầu rất khác nhau đối với lực đẩy động cơ, tốc độ phản ứng, độ bền, độ ổn định và các chỉ số khác .

 

Chúng ta có thể phân loại "nhiệm vụ" của động cơ máy bay không người lái thành bốn loại chính:

1. Máy bay không người lái đua xe

Kịch bản nhiệm vụ: Đua xe, bay trên bầu trời, bay tự do

 

Tính năng động cơ:

Giá trị KV cao (1800 ~ 2500kV)

Chân vịt có đường kính nhỏ (chủ yếu là 5 inch)

Dòng điện tức thời lớn và tốc độ thay đổi nhanh chóng

Động cơ là nhẹ và có quán tính thấp

 

Mục tiêu: Để đạt được tốc độ tối đa và thực hiện các chuyển động dữ dội trong một thời gian rất ngắn .

 

2. máy bay không người lái ổn định cho chụp ảnh trên không

Kịch bản nhiệm vụ: Nhiếp ảnh trên không, Mô hình 3D, Bản đồ tự động

 

Tính năng động cơ:

Giá trị KV trung bình (900 ~ 1500kV)

Lưỡi kiếm trung bình (6-9 inch)

Tốc độ ổn định và tiếng ồn thấp

Khả năng tương thích mạnh mẽ với cấu trúc chống seismic PTZ

 

Mục tiêu: Cung cấp lực đẩy liên tục và cân bằng để đảm bảo hình ảnh ổn định và theo dõi .

 

3. Máy bay không người lái tải trọng cấp công nghiệp

Kịch bản nhiệm vụ: phun nông nghiệp, vận chuyển hậu cần, nâng vật chất

 

Tính năng động cơ:

Giá trị KV thấp (300 ~ 600kV)

Nền tảng điện áp cao (8s ~ 12s)

Có thể được trang bị lưỡi cánh quạt cao đường có đường kính lớn (hơn 13 inch)

Sự phân tán nhiệt và sức mạnh cấu trúc được ưu tiên trong thiết kế

 

Mục tiêu: Để thực hiện hiệu quả tải trọng và duy trì hiệu suất trong thời gian dài .

 

4. Giáo dục/DIY/đa mục đích UAV

Kịch bản nhiệm vụ: Các khóa học giảng dạy, Xác minh nguyên mẫu, Phát triển nguồn mở

 

Tính năng động cơ:

Giá trị KV trung bình (1100 ~ 1500kV)

Dễ dàng cài đặt, kích thước linh hoạt

Tương thích với nhiều loại cánh quạt, ESC và nền tảng điều khiển chuyến bay

 

Mục tiêu: Bắt đầu nhanh chóng, rủi ro thấp và thích ứng với nhiều kết hợp và các kịch bản thử nghiệm .

 

Trong lĩnh vực động cơ máy bay không người lái, ba yếu tố của "mô hình + giá trị KV + điện áp" xác định hiệu suất cốt lõi của hệ thống công suất . thông qua chúng, bạn có thể đánh giá sơ bộ máy bay nào phù hợp, cho dù đó là để đua, chụp ảnh trên không hoặc vận chuyển tải.

 

Dưới đây, chúng tôi lấy chuỗi động cơ máy bay không người lái tự phát triển của VSD làm ví dụ, kết hợp với dữ liệu thử nghiệm thực, để hiển thị phạm vi tham số điển hình và định vị ứng dụng:

Mô hình động cơ	Phạm vi giá trị KV	(Các) điện áp được đề xuất	Công suất tối đa (W)	Lực đẩy tối đa (g)	Ứng dụng
5315 Động cơ máy bay không người lái	380kv	6S ~ 12S	4257W	9034g	Máy bay không người lái mang tải trọng tải công nghiệp
4720 Động cơ máy bay không người lái	420kV	6S ~ 8S	3037W	7232g	Nền tảng khảo sát và lập bản đồ trung bình và lớn
Động cơ máy bay không người lái 3115	900/1050/1520kV	5S ~ 8S	1617W	4185g	Nền tảng đa rotor chụp ảnh trên không
2808 Động cơ máy bay không người lái	1300 /1500 / 1950kV	6S	1623.5W	2910.4g	Tương thích với nhiếp ảnh trên không hoặc đua xe
Động cơ máy bay không người lái 2812	900kv	6S	1010W	2710g	Máy bay không người lái chụp ảnh trên không ổn định
2807 Động cơ máy bay không người lái	1350 / 1750kv	4S ~ 6S	1436W	2728.4g	Nền tảng bay đa năng
2306 Động cơ máy bay không người lái	1800 /1960 / 2400KV	4S ~ 6S	901W	1683g	Máy bay không người lái đua xe FPV
Động cơ máy bay không người lái 2207	1960kv	6S	902.5W	1702.7g	Tốc độ chéo & tự do

 

Làm thế nào để chọn giá trị KV?

KV (RPM/V) cho biết tốc độ được tạo bởi động cơ trên mỗi volt của điện áp . Các ý tưởng lựa chọn chung như sau:

Cao KV (trên 1800): Thích hợp cho vòng quay tốc độ cao của mái chèo nhỏ, phản ứng nhanh, phù hợp để đua và băng qua .

 

Trung bình KV (1000 Hàng1500): Cân bằng lực đẩy và độ bền, phù hợp cho chuyến bay ổn định như chụp ảnh trên không và khảo sát .

 

Low KV (dưới 600): Điều khiển các cánh quạt lớn có mô-men xoắn cao, phù hợp cho các kịch bản chịu tải và tầm xa .

 

Lưu ý: Giá trị KV cao hơn không có nghĩa là lực đẩy mạnh hơn . Nó cần được khớp toàn diện với thông số kỹ thuật lưỡi, nền tảng điện áp và công suất đầu ra hiện tại .

 

Với rất nhiều mẫu động cơ drone, người mới bắt đầu thường bối rối: Nên chọn loại nào? Lực đẩy bao nhiêu? Nên sử dụng bao nhiêu pin S? Làm thế nào để kết hợp các cánh quạt?

 

Đừng lo lắng, phần này sẽ sử dụng một phương pháp tư duy đơn giản và thực tế để hướng dẫn bạn từng bước tìm ra giải pháp động cơ phù hợp dựa trên yêu cầu bay. Ý tưởng như sau:

 

Bước 1: Xác định "trọng lượng toàn phần" và "mục đích" của máy bay

"Bước đầu tiên khi lựa chọn động cơ đẩy là biết bạn sẽ nâng vật gì và mục đích sử dụng của nó."

Tổng trọng lượng = pin + bộ điều khiển bay + động cơ + khung + gimbal/tải trọng

Ví dụ:

Máy bay không người lái FPV ≈ 400~600g

Máy bay không người lái đa cánh quạt chụp ảnh trên không ≈ 2~4kg

Máy bay không người lái công nghiệp ≈ 5~10kg+

 

Bước 2: Tính lực đẩy mục tiêu ➜ tỷ lệ lực đẩy/trọng lượng ≥ 2:1

"Tổng lực đẩy của động cơ phải ít nhất gấp đôi trọng lượng của toàn bộ máy."

Giả sử trọng lượng của toàn bộ máy là 3kg

Tổng lực đẩy mục tiêu: 3kg × 2 = 6kg

Nếu là máy bốn trục, mỗi động cơ phải tạo ra lực đẩy ≥ 1500g

 

Bước 3: Chọn giá trị KV (kết hợp cánh quạt và nền tảng điện áp)

"KV không phải càng cao càng tốt. Nó phải phù hợp với kích thước cánh quạt và điện áp pin của bạn."

Mẹo:

Giá trị KV × điện áp × hằng số từ trường ≈ tốc độ không tải ➜ Nếu cánh quạt của bạn lớn và điện áp cao, giá trị KV không được quá cao.

 

Bước 4: Tham khảo bảng thông số động cơ để tìm các mục phù hợp

So sánh bảng thông số kỹ thuật động cơ do nhà sản xuất cung cấp để tìm các model đáp ứng các tiêu chí sau:

Lực đẩy ≥ giá trị mục tiêu của bạn

Phạm vi hỗ trợ điện áp phù hợp với nền tảng pin

Kích thước & lỗ lắp phù hợp với cấu trúc bay của bạn

Tản nhiệt/vật liệu/chất lượng cáp đáp ứng các yêu cầu cho chuyến bay dài ngày

 

Bước 5: Đưa ra một ví dụ thực tế

Nhiệm vụ: Bạn có kế hoạch thiết kế máy bay không người lái quad quad để chụp ảnh trên không . Trọng lượng của máy bay không người lái là 3 . 2kg . Pin là 6S 22.2V và nó được trang bị 9- inch Propellers.

 

Quy trình lựa chọn:

Tỷ lệ lực đẩy theo trọng số mục tiêu=3.2 kg × 2=6.4 kg mỗi động cơ ≈ 1600g

 

Điện áp=6 s, chân vịt=9 inch ➜ Khuyến nghị KV ≈ 900 ~ 1100KV

 

Nhìn lên bảng tham số, tôi đã tìm thấy:

VSD 3115 (900kV)

Điện áp được đề xuất: 6s ~ 8s, Lực đẩy tối đa: 4185g vượt xa mục tiêu

Kích thước vừa phải, phù hợp cho 9- inch Propellers, tương thích với nền tảng 6S

 

Điều này hoàn thành lựa chọn!

 

Động cơ không chỉ là "nguồn năng lượng" giúp cánh quạt quay, mà còn quyết định chất lượng bay, hiệu suất và biên độ an toàn của máy bay không người lái. Ngay từ điểm xuất phát của nhiệm vụ bay, bạn cần hiểu rõ logic kết hợp của cấu trúc động cơ, giá trị KV, điện áp và cánh quạt để lựa chọn hệ thống điện thực sự phù hợp cho dự án của mình.

 

Về sản xuất động cơ, VSD tập trung vào thiết kế, sản xuất và tối ưu hóa động cơ drone không chổi than, và các dịch vụ của chúng tôi bao gồm nhiều loại drone khác nhau, bao gồm chụp ảnh trên không, đua xe, công nghiệp, nông nghiệp, v.v. Chúng tôi có năng lực R&D và hệ thống kiểm soát chất lượng hoàn chỉnh, đồng thời có thể hỗ trợ toàn bộ quy trình từ các mẫu tiêu chuẩn đến phát triển tùy chỉnh.

 

Chúng tôi cung cấp:

Các sản phẩm động cơ không chổi than với nhiều thông số kỹ thuật KV, điện áp và kích thước khác nhau;

 

Đề xuất kết hợp hệ thống cho động cơ + ESC + cánh quạt;

 

Dữ liệu kiểm tra lực đẩy thực tế, bản vẽ CAD và hỗ trợ thông số kỹ thuật;

 

Dịch vụ OEM/ODM tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa của các ứng dụng khác nhau.

 

Nếu bạn đang tìm kiếm động cơ drone hiệu suất cao, ổn định và đáng tin cậy, vui lòng liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi. Chúng tôi sẵn sàng hợp tác với bạn để mang lại trải nghiệm bay xa hơn, ổn định hơn và an toàn hơn.