Обзор двигателя Pi Thrust 4312-380KV: высокий крутящий момент для дронов, предназначенных для картографирования и съёмки местности

Большинство двигателей с номинальной мощностью 380 кВ на бумаге выглядят одинаково. Модель 4312-380KV же демонстрирует совершенно иные характеристики в реальных условиях. Мы разработали этот двигатель с Максимальная тяга 13 000 г а также диапазон напряжения от 8S до 12S — специально для операторов, которые не могут себе позволить отказ двигателя на высоте 200 метров над съемочной сеткой. Мы тестировали этот двигатель на картографических платформах, инспекционных гексакоптерах и октокоптерах с большой грузоподъемностью. Вот что именно мы обнаружили — и для кого мы его разработали.

Краткий обзор технических характеристик

Почему размер статора 4312 имеет значение для БПЛА, используемых в геодезии и картографии

Обозначение статора говорит само за себя. А именно:, Диаметр 43 мм означает большую площадь обмотки — больше меди, меньшее сопротивление на виток и меньшее тепловыделение при постоянной крейсерской мощности. Между тем, Высота 12 мм позволяет сохранить вес на разумном уровне с учетом предлагаемой производительности. На практике такое сочетание позволяет достичь оптимального баланса: двигатели достаточно широкие, чтобы развивать значительный крутящий момент, но при этом не становятся самым тяжелым элементом на манипуляторе.

Дроны для съемки не развивают высоких скоростей. Они зависают в воздухе, летят со скоростью 8–12 м/с и удерживают высоту в течение миссий продолжительностью 20–40 минут. Двигатель, оптимизированный исключительно для максимальной тяги, сильно нагревается и быстро разряжает аккумулятор. В отличие от этого, мы настроили двигатель 4312-380KV для эффективность при среднем открытии дроссельной заслонки — примерно 40–65% при максимальной нагрузке — именно в этом диапазоне ваша картографическая платформа работает большую часть времени.

Диапазон напряжения 8–12 С представляет собой реальное эксплуатационное преимущество

Мы не раз сталкивались с тем, что операторы, перешедшие с платформ 8S, задумываются при переходе на 12S. Однако с моделью 4312 эти сомнения исчезают — ведь на ней можно работать в обоих режимах. На 8S двигатель вращается со скоростью примерно 11 300 об/мин (без нагрузки), что хорошо сочетается с 13-дюймовыми пропеллерами для миссий со средней полезной нагрузкой. Перейдя на 12S, вы приблизитесь к 16 900 об/мин, что позволяет полностью раскрыть потенциал тяги в 13 000 г при правильном выборе пропеллера. Одна платформа двигателя, две конфигурации аккумуляторов. Такая гибкость также упрощает управление запасами запчастей и техническое обслуживание в полевых условиях.

Данные о тяге и мощности: что на самом деле показывают цифры

Мы провели испытания двигателя 4312-380KV на стенде для измерения статической тяги с пропеллером из углеродного волокна размером 13×5 дюймов как при напряжении 8S (29,6 В), так и при 12S (44,4 В). Мы увеличивали открытие дроссельной заслонки от 10% до 100% с шагом 10%, с 30-секундным периодом стабилизации на каждом шаге. Вот какие результаты мы получили:

12S Performance — пропеллер из углеродного волокна 13×5"

Обращают на себя внимание два момента. Во-первых, эффективность остается практически неизменной в диапазоне открытия дроссельной заслонки от 20% до 60% — на протяжении всего этого диапазона она удерживается на уровне выше 4,4 г/Вт. Именно это и является зоной крейсерского полета для большинства исследовательских миссий. Во-вторых, пиковая эффективность достигается не при открытии дроссельной заслонки 100% (как полагают большинство покупателей). Она достигается при Дроссельная заслонка 20–30%. Выполняйте полет по плану на умеренной тяге — так вы извлечете максимальную продолжительность полета из каждого грамма заряда аккумулятора.

Сравнение 8S и 12S для данного двигателя

При 8S пиковая тяга снижается примерно до 7 800 г с пропеллером размером 13×5 дюймов — что по-прежнему является значительным показателем для четырёхмоторных платформ, рассчитанных на максимальную взлётную массу 15–18 кг. КПД при настройке дросселя 50% на 8S составляет около 4,2 г/Вт, что немного ниже показателя для 12S. Если ваш аппарат уже рассчитан на 8S, нет необходимости переделывать его под новые аккумуляторы — модель 4312 работает надежно. Однако, если вы проектируете аппарат с нуля, 12S — лучший выбор в долгосрочной перспективе для этого двигателя: меньший ток при той же мощности, меньшее нагревание проводки и более широкий диапазон положения дроссельной заслонки до достижения предельных характеристик двигателя.

Для кого предназначена модель 4312-380KV

Платформы для картографии и фотограмметрии

Это основной вариант применения. Например, четырёхмоторный квадрокоптер для картографирования, оснащённый двигателями 4312-380KV при 12S, может нести RGB-камеру высокого разрешения, модуль LiDAR и полный набор авионики, сохраняя при этом соотношение тяги к весу 2:1 при взлёте — минимальный запас прочности, необходимый для стабильного и управляемого полёта. Мы убедились, что такая конфигурация позволяет достичь Продолжительность полета — 35–42 минуты с оптимизированными аккумуляторами емкостью 22 А·ч и 12 элементами при максимальной взлетной массе (MTOW) около 22 кг.

Инспекционные БПЛА с двойной камерой

Для обследования линий электропередачи и инфраструктуры часто требуются как камера с зумом, так и тепловизор, что увеличивает вес стандартной конфигурации на 1,2–1,8 кг. Номинальная продолжительная мощность модели 4312 при положении дроссельной заслонки 70% (2 122 Вт, 9 200 г на каждый двигатель) обеспечивает гексакоптерным платформам запас тяги, достаточный для преодоления порывов ветра со скоростью до 8–10 м/с без потери высоты при приближении. Примечательно, что один из клиентов, эксплуатирующий шестимоторные гексакоптеры для проведения обследований в прибрежных районах, подверженных воздействию ветра сообщается об отсутствии отказов двигателя за более чем 200 летных часов.

Аэросъемка — конфигурации с тяжелыми подвесами

Аналогичным образом, киноплатформы, на которых устанавливаются полнокадровые беззеркальные камеры или кинокамеры (BMPCC 6K, Sony FX3) с 3-осевыми стабилизаторами, как правило, превышают 8 кг полезной нагрузки. Модель 4312-380KV справляется с этой нагрузкой без механических нагрузок, которые возникают при работе двигателя с меньшим статором на постоянной высокой мощности. Более того, низкое внутреннее сопротивление в 38 мОм означает, что двигатель меньше нагревается во время длительных полетов в режиме зависания — это критически важно при съемке 20-минутной сцены с воздуха.

Руководство по сопряжению ESC для модели 4312-380KV

Поскольку пиковый ток достигает 83,3 А, вам потребуется ESC с номинальным током не менее 80 А в режиме непрерывной работы и достаточным запасом по току в импульсном режиме. Выбор ESC с недостаточными характеристиками — один из самых быстрых способов превратить обзор двигателя в отчет о крушении. Вот конфигурации, которые мы рекомендуем:

Если ваше приложение требует FOC (полеориентированное управление) — например, когда шум двигателя вызывает беспокойство или для стабилизации с помощью подвеса требуется чрезвычайно плавная подача тока — модель 4312 отлично сочетается с ESC на базе VESC для аккумуляторов 12S. См. наш полное руководство по совместимости с FOC для настройки количества шестов и выполнения шагов по настройке.

4312-380 кВ против 4320-350 кВ: какой вариант выбрать для вашей сборки?

На самом деле, именно об этом сравнении нас спрашивают чаще всего. У обоих двигателей диаметр статора одинаковый — 43 мм, но разница в высоте статора (12 мм против 20 мм) приводит к существенно разным характеристикам. Вот прямое сравнение:

Выберите модель 4312 если вам нужна гибкость модели 8S или вы создаете платформу, в которой вес двигателей имеет значение (особенно в конфигурациях с 8 двигателями). С другой стороны, выберите модель 4320 если вы решили остановить свой выбор на модели 12S и вам нужен статор чуть большей глубины для продолжительной работы с большим грузом при более высоких коэффициентах загрузки. Прочитайте полную версию Обзор модели 4320-350KV для более подробного анализа.

Что внутри: качество сборки и материалы

Подшипники NSK — не просто обычная альтернатива

Мы используем подшипники NSK, поскольку именно их японские производители применяют в качестве стандарта для высокоточного промышленного оборудования. Разница становится заметной уже после 100 и более часов работы: у подшипников неизвестных производителей появляется люфт, вызывающий вибрацию, которая напрямую передается на подвес камеры или блок датчиков. Подшипники NSK сохраняют заданные допуски. Для двигателя, работающего со скоростью более 15 000 об/мин в течение 30-минутных интервалов, это имеет большое значение — особенно если стоимость вашей полезной нагрузки превышает стоимость самого дрона.

Дуговые магниты N52H

N52H — это магнит из неодима высшего класса с термостойкостью класса H (рабочая температура до 120 °C). Дугообразные магниты занимают большую часть магнитного контура, чем блочные магниты, что обеспечивает более высокую плотность магнитного потока и больший крутящий момент на ампер. Кроме того, мы закупаем их у тех же поставщиков, которые поставляют магниты для двигателей электромобилей, а не у обычных дистрибьюторов магнитов.

220 °C — проволока для намотки

Стандартная медная обмоточная проволока рассчитана на температуру 155 °C. Наша проволока рассчитана на 220 °C номинальная мощность — тот же класс, что и у промышленных сервомоторов. Это не маркетинговый ход; речь идет о тепловом запасе, который отличает двигатель, способный выдержать набор высоты на полной мощности в летний день при температуре 40 °C, от двигателя, у которого изоляция обмотки выходит из строя уже после 50 летных циклов.

Часто задаваемые вопросы

Каков максимальный взлетный вес (MTOW) для квадрокоптера с четырьмя двигателями, оснащенного двигателями 4312-380KV при напряжении 12S?

При наличии четырёх двигателей, развивающих суммарную статическую тягу до 52 кг, безопасный максимальный взлётный вес при соотношении тяги 2:1 составляет примерно 22–24 кг. Как правило, это включает в себя корпус (4–5 кг), аккумулятор (5–6 кг) и полезную нагрузку весом 6–8 кг. Для миссий, в которых вы приближаетесь к максимальной взлетной массе (MTOW), мы рекомендуем использовать конфигурацию 12S вместо 8S, чтобы сохранить достаточный запас тяги.

Совместим ли 4312-380KV с полетными контроллерами ArduPilot и PX4?

Да. Двигатель представляет собой стандартный трехфазный бесщеточный двигатель — совместимость определяет ESC, а не сам двигатель. Любой стек ArduPilot или PX4 в сочетании с ESC, рассчитанным на 12S (Hobbywing XRotor, Aikon или аналогичные модели), будет управлять двигателем 4312 без изменений в настройках. Поддерживаются все стандартные протоколы: PWM, DSHOT и CAN-шина.

Можно ли использовать 15-дюймовые винты вместо 13-дюймовых?

Мы не рекомендуем использовать его при 12S. 15-дюймовый пропеллер на двигателе 380 кВ при 12S будет вращаться со скоростью примерно 14 100 об/мин — что значительно превышает диапазон аэродинамической эффективности и создает чрезмерные крутящие нагрузки на статор. Мы оптимизировали модель 4312 для Винты размером 13×5 дюймов. Если вам нужны характеристики 15-дюймового пропеллера, обратите внимание на 5315-420KV вместо этого.

Как модель 4312 ведет себя в условиях высокой влажности или в прибрежных районах?

В процессе производства мы подвергаем алюминиевый корпус твердому анодированию и наносим на обмотки статора влагостойкое лаковое покрытие. У нас были клиенты, которые использовали эти двигатели при проведении инспекционных работ на побережье Южно-Китайского моря, и они продемонстрировали хорошие долгосрочные результаты. Тем не менее, мы рекомендуем промывка корпуса двигателя пресной водой после работы в условиях соленой воды а также проведение осмотра подшипников каждые 80–100 летных часов при эксплуатации в условиях высокой влажности.

Какие возможности настройки доступны для модели 4312-380KV?

Мы предлагаем регулировку значения KV (мы можем намотать на тот же статор модели 4312 до 300 кВ, 350 кВ или 420 кВ), индивидуальный подбор цвета анодированного покрытия и лазерную гравировку логотипа. Минимальный заказ для индивидуальной настройки KV составляет 50 единиц; индивидуальная настройка цвета и логотипа возможна при заказе от 20 единиц. Срок изготовления составляет 7 рабочих дней для стандартных заказов — 14 дней, для нестандартных конфигураций намотки. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши требования к изготовлению.

Как двигатель 4312-380KV сравнивается с другими двигателями из линейки Pi Thrust?

Модель 4312 — это двигатель с самой высокой пиковой мощностью в линейке Pi Thrust, отличающийся гибкостью в плане напряжения питания. Данный Полное руководство по сравнению 7 моделей с электродвигателями в котором все технические характеристики представлены в сравнительной таблице. В частности, для применения в сельском хозяйстве модель 5315-420KV подходит лучше благодаря более широкому диапазону допустимых значений диаметра пропеллера. Однако для компактных квадрокоптеров, предназначенных для картографирования, где приоритетом является вес, стоит рассмотреть модель 4315-600KV при напряжении 8S.

Приобретите модель 4312-380KV для своей сборки

Мы являемся производителем, а не посредником. Каждый двигатель модели 4312-380KV отгружается напрямую с нашего завода в Шэньчжэне, что означает отсутствие наценки дистрибьютора, постоянный контроль качества и прямой доступ к технической поддержке со стороны инженеров, разработавших данный двигатель.

• Срок выполнения заказа: 3 рабочих дня (стандартная доставка), 7 дней (индивидуальная доставка KV)
• Минимальный объем заказа: 1 шт. (образец); оптовые цены — от 10 шт.
• Гарантия: 12 месяцев + пожизненная техническая поддержка
• Настройка: КВ / цвет / логотип — свяжитесь с нами для уточнения минимального объема заказа
• Электронная почта: info@pithrust.com
• WhatsApp: +86-198-7242-8734
• Магазин на Alibaba: diyfpv.en.alibaba.com

Все еще не уверены, подходит ли модель 4312 для вашего летательного аппарата? Сообщите нам максимальную взлетную массу (MTOW), конфигурацию аккумулятора и профиль полета — мы подберем для вас оптимальную комбинацию двигателя и пропеллера еще до оформления заказа. См. также наш руководство по выбору двигателя для дрона для применения структурированного подхода к расчету мощности двигателей.