Обзор двигателя 5008 Drone Motor 300KV: тяга 6S с длительным временем налёта для БПЛА, предназначенных для картографирования и кинематографии

«Пи-Траст» Двигатель для дрона 5008 — Модификация 300 кВ — построена на одном принципе: максимальное время полёта на ватт входной мощности. Благодаря статору размером 50×8 мм, приводящему в движение 16-дюймовый пропеллер из углеродного волокна при напряжении 6S, этот двигатель обеспечивает 2 895 г статической тяги при этом достигая до Круизная эффективность 12,85 г/Вт — этот показатель напрямую соответствует времени нахождения в воздухе 35–45 минут на платформах, при разработке которых приоритет отдавался продолжительности полёта, а не максимальной грузоподъёмности. Мы протестировали его на квадрокоптерах для картографирования с длительным временем нахождения в воздухе, на установках для съёмки с воздуха и на лёгких прототипах для логистики. Вот что показывают данные стендовых испытаний и результаты полевых испытаний.

Внутри двигателя дрона 5008: геометрия статора и логика 300 кВ

Это обозначение легко разъяснить: Наружный диаметр статора 50 мм, Высота статора 8 мм. Такая широкая и неглубокая конструкция выбрана неслучайно. Диаметр 50 мм обеспечивает большой магнитный контур — больше магнитного потока на ампер по сравнению с более узкими статорами, что означает лучшую генерацию крутящего момента на низких оборотах. Небольшая высота (8 мм) позволяет свести массу меди к минимуму, снижая сопротивление обмотки и вес. В совокупности эти размеры позволяют создать двигатель, вес которого составляет примерно 165 г — примерно на 40% легче, чем 5215-420KV который имеет тот же диаметр — 50 мм, но высота статора составляет 15 мм.

Эта разница в весе напрямую сказывается на платформе с четырьмя двигателями: четыре двигателя модели 5008 позволяют сэкономить более 460 г по сравнению с четырьмя двигателями модели 5215. В конфигурации для длительных полётов, где каждый грамм влияет на ёмкость аккумулятора, эта разница добавляет к времени полёта несколько минут — и не теоретических, а реально измеренных.

Почему 300 кВ подходит для 16-дюймового пропеллера при 6S

При заряде 6S (номинальное напряжение 22,2 В) двигатель на 300 кВ вращается со скоростью примерно 6 660 об/мин без нагрузки. Пропеллер из углеродного волокна размером 16×5,5 дюйма обеспечивает рабочий диапазон 3 500–4 500 об/мин в зависимости от положения дроссельной заслонки — именно в этой зоне 16-дюймовое лопасть работает с максимальной аэродинамической эффективностью. И это не случайно. Номинальный показатель 300 кВ обеспечивает вращение пропеллера под нагрузкой в оптимальном диапазоне для низкоскоростной и высокоэффективной работы. Увеличение значения кВ при использовании того же пропеллера приводит к перегрузке лопасти и потере мощности в виде шума и тепла; уменьшение значения кВ снижает отзывчивость дроссельной заслонки, которая обеспечивает стабильная при ветре измерительная платформа. The математика выбора двигателя это работает, потому что всё соответствует законам физики.

Данные по тяге и КПД — статические испытания 6S, пропеллер из углеродного волокна 16×5,5"

Мы провели испытания двигателя 5008-300KV на стенде для измерения статической тяги с пропеллером из углеродного волокна размером 16×5,5 дюйма при напряжении 6S (22,2 В). Положение дроссельной заслонки изменялось от 20% до 100% с шагом 10%, с 30-секундной стабилизацией на каждой точке. Результаты приведены ниже:

Что означают показатели эффективности для продолжительности полёта

Пик статической эффективности приходится на положение дроссельной заслонки 30% — 6,61 г/Вт — именно в этом режиме хорошо загруженный квадрокоптер с настроенными картами летит в крейсерском режиме во время съемки местности. Но самое интересное — это полет вперед. В условиях крейсерского полёта при скорости 8–10 м/с эффективный угол атаки на каждой лопасти уменьшается, а КПД значительно возрастает. Наши полетные данные подтверждают, что эффективность в режиме крейсерского полета — 12,85 г/Вт — то есть каждый ватт мощности двигателя обеспечивает почти 13 граммов подъемной силы при полете вперед.

Конкретный пример: квадрокоптер с четырьмя двигателями и максимальной взлетной массой 4,5 кг, летящий на крейсерской скорости при положении дроссельной заслонки 30%, потребляет в общей сложности примерно 440 Вт. При использовании аккумуляторной батареи 10 А·ч, 6S (полезная емкость 222 Вт·ч) это соответствует 35–42 минут практического времени полёта в зависимости от ветра и полезной нагрузки. Гексакоптер с шестью двигателями 5008 при том же максимальном взлётном весе (MTOW) может летать более 45 минут, поскольку на каждый двигатель приходится меньшая нагрузка.

При положении дроссельной заслонки 70% двигатель развивает тягу 2 100 г при мощности 382 Вт — это оптимальная точка устойчивой работы в ветреных условиях или на этапах, когда важна грузоподъёмность и требуется запас мощности без перегрева. Для операторов, сравнивающих этот двигатель для дрона 5008 с более тяжёлыми альтернативами, разница в эффективности при крейсерской мощности является ключевым показателем.

Лучшие области применения для модели 5008-300KV

Платформы для картографирования и съёмки с длительным временем нахождения в воздухе

Платформа с четырьмя двигателями, работающая на двигателях 5008-300 кВ, генерирует Общая статическая тяга — 11 580 г. При соотношении тяги к весу 2:1 безопасный максимальный взлетный вес (MTOW) составляет около 5,8 кг — этого достаточно для корпуса аппарата, аккумулятора 10 А·ч 6S и профессиональной картографической камеры. Операторы, создающие картографические платформы весом менее 6 кг, неизменно выбирают модель 5008 вместо более тяжёлых двигателей, поскольку снижение веса напрямую увеличивает время полёта. Мы зафиксировали продолжительность полёта 38–42 минут на картографическом квадрокоптере весом 4,5 кг с аккумуляторной батареей 10 А·ч 6S — примерно на 15 минут больше, чем у той же платформы, работающей Двигатели 4315-600 кВ. Именно благодаря этому 15-минутному запасу времени двигатель дрона 5008 становится стандартным выбором для парков дронов, выполняющих ежедневные миссии по съемке по сетке.

БПЛА для кинематографической и аэрофотосъемки

Для аэросъемки важнее, чем чистая тяга, два фактора: качество вибрации и акустические характеристики. Мотор 5008-300KV при открытии дросселя на 30–40% работает на низких оборотах с большим пропеллером — такая комбинация обеспечивает минимальные высокочастотные вибрации и относительно тихую работу по сравнению с меньшими двигателями с более высоким KV, вращающимися на высоких оборотах с маленькими пропеллерами. Операторы, с которыми мы работаем, отмечают заметно более чистые кадры с подвеса при работе двигателей 5008 на крейсерском режиме, в частности потому, что спектр вибраций при низких оборотах находится ниже резонансных частот подвеса. Для съемок в условиях, требующих особой осторожности — съемки дикой природы, мероприятий, архитектурной документации — снижение уровня шума является практическим преимуществом, которое имеет значение на съемочной площадке.

Прототипы систем легкой логистики и доставки

При создании прототипов дронов-доставщиков продолжительность полёта зачастую имеет большее значение, чем грузоподъёмность. Гексакоптер, оснащённый батареей 5008, может перевозить груз весом 1,5 кг в течение более 30 минут на одной зарядке — этого достаточно для проверки эффективности маршрута, механизмов доставки и планирования полёта перед переходом на аппараты с большей грузоподъёмностью. Одна из логистических команд, с которой мы сотрудничаем, использует шесть аппаратов 5008 для работы с прототипом грузоподъёмностью 6 кг и выбрала именно эту конфигурацию, поскольку увеличенное время полёта позволяет ей тестировать несколько сценариев доставки за один заряд, а не возвращаться на базу после каждого рейса.

Сопряжение ESC и пропеллера

Пиковый ток достигает 22,0 А, поэтому вам понадобится ЭСК с номинальным током не менее 30 А в режиме непрерывной работы и запасом по току для импульсных нагрузок. Небольшой расход мощности модели 5008 на самом деле упрощает выбор ЭСК по сравнению с нашими более тяжелыми двигателями — вам не понадобятся устройства на 80 А и более, которые 3115-900KV или нагрузка 4312–380 кВ.

Для подбора пропеллера в ходе испытаний использовалась конфигурация 16×5,5 дюйма из углеродного волокна. Альтернативные варианты:

• 17×5,5 дюйма CF — Повышает эффективность полёта на крейсерской скорости примерно на 15–20%, снижает пиковую тягу примерно на 100g. Выбирайте этот вариант, когда единственным приоритетом является максимальная дальность полёта.
• 15×5,0 дюйма CF — Незначительно повышает отклик на изменение оборотов и пиковую тягу, снижает КПД. Полезно для платформ, которым требуется более быстрая маневренность в ветреных условиях.
• Мы не рекомендуем использовать лопасти диаметром менее 15 дюймов — номинальная мощность 300 кВ при напряжении 6S оптимизирована для лопастей диаметром 16–17 дюймов.

5008-300 кВ против 5215-420 кВ: два 50-миллиметровых двигателя, две концепции конструкции

У обоих двигателей диаметр статора составляет 50 мм, однако их конструктивные концепции резко различаются. Это сравнение поможет вам определить, какой двигатель лучше подходит для ваших задач:

Выберите Двигатель для дрона 5008 (300 кВ), если ваша платформа работает на батареях 6S, в вашей миссии приоритет отдается продолжительности полёта, а не полезной нагрузке, и на геометрии манипуляторов можно установить пропеллеры размером 16–17 дюймов. Выберите модель 5215-420 кВ, если вам требуется тяга 5 500 g на каждый двигатель для перевозки тяжелых грузов, вы используете батарею 8S и работаете в сельскохозяйственная или промышленная инспекция область, в которой ограничивающим фактором является грузоподъёмность.

Качество изготовления: что делает этот двигатель пригодным для промышленного использования

Модель 5008 относится к тому же классу по размеру статора, что и бытовые FPV-двигатели других производителей — в частности, MAD 5008 PRO IPE. Однако внутренние технические характеристики ориентированы на профессиональное использование, и различия проявляются скорее в продолжительности работы, чем в технических характеристиках.

Японские подшипники NSK и 696ZZ

В модели MAD 5008 используются подшипники 696ZZ — стандартная спецификация шарикоподшипников, подходящая для потребительского использования. Стандартные подшипники этого класса начинают давать люфт после 80–100 летных часов при рабочих оборотах, что приводит к появлению вибрации, ухудшающей качество видеоматериалов, снятых с помощью подвеса, и данных датчиков, хотя двигатель технически по-прежнему исправен. Подшипники NSK сохраняют допуски более 200 летных часов при нормальных условиях эксплуатации. На кинематографической платформе, где конечным результатом является качество изображения, это означает разницу между пригодным для использования видеоматериалом и материалом низкого качества уже после 50 часов полевой эксплуатации.

Дуговые магниты N52H

N52H — это неодимовый магнит высшего класса с термостойкостью класса H (рабочая температура до 120 °C). Дугообразные магниты занимают большую часть магнитного контура, чем их блочные аналоги, что повышает плотность магнитного потока и крутящий момент на ампер. Для неглубокого статора толщиной 8 мм это имеет большое значение — дугообразные магниты обеспечивают эффективное использование каждого миллиметра компактного магнитного контура, не оставляя зазоров, снижающих производительность. Мы закупаем магниты из той же цепочки поставок, что и для двигателей электромобилей, а не на общем рынке магнитов, где качество магнитов варьируется от партии к партии.

220 °C — проволока для намотки

В модели MAD 5008 используется обмоточный провод, рассчитанный на температуру 180 °C. Наш провод имеет 220 °C — тот же класс, что и в промышленных сервомоторах и тяговых двигателях. Низкое энергопотребление модели 5008 (макс. 490 Вт) означает, что двигатель редко достигает тепловых пределов в режиме нормальной работы, однако этот запас по мощности важен при длительном зависании при температуре окружающей среды 40 °C или когда проблема с прошивкой ESC вызывает кратковременные скачки тока. При эксплуатации в странах Южной Азии или на Ближнем Востоке в течение всего летнего сезона этот запас прочности позволяет сохранить изоляцию обмотки в целости и сохранности после более чем 200 циклов полёта, а не допускает её постепенного износа уже после 50 циклов.

Часто задаваемые вопросы

Что означает обозначение 5008-300 кВ?

5008 обозначает характеристики статора: диаметр 50 мм, высота 8 мм. 300 кВ означает, что двигатель вращается со скоростью 300 об/мин на каждый приложенный вольт — при напряжении 6S (номинальное значение 22,2 В) это составляет примерно 6 660 об/мин без нагрузки. Небольшая высота статора и низкий показатель KV специально подобраны для обеспечения эффективности при работе с большими пропеллерами. Более подробное объяснение понятия KV см. в нашей Руководство по выбору показателя KV для двигателей дронов.

Можно ли запустить модель 5008-300KV на 8S?

Не рекомендуется. При напряжении 8S (номинальное напряжение 29,6 В) число оборотов без нагрузки подскакивает до 8 880 — что выходит за пределы эффективного рабочего диапазона для пропеллера размером 16–17 дюймов. Для платформ с длительным временем нахождения в воздухе, работающих с батареей 8S, 5215-420KV — это оптимальный выбор. Его статор большей глубины (15 мм) и более высокий показатель KV рассчитаны на напряжение 8S и использование 13-дюймовых пропеллеров.

Какова максимальная продолжительность полёта, достижимая на модели 5008?

На четырёхмоторном квадрокоптере с максимальной взлётной массой (MTOW) 4,5 кг и аккумуляторной батареей 10 А·ч 6S при крене 30–40% общая потребляемая мощность составляет примерно 440 Вт, что соответствует практической продолжительности полёта 35–42 минут. Гексакоптер с таким же максимальным взлётным весом и шестью двигателями 5008 может пролететь более 45 минут, поскольку нагрузка на каждый двигатель меньше. Фактическое время полёта зависит от ветра, полезной нагрузки и скорости полёта — это измеренные показатели, а не теоретические максимумы.

Какой пропеллер лучше использовать — 16-дюймовый или 17-дюймовый?

Проверенная конфигурация — 16×5,5" CF: пиковая тяга 2 895 г, пиковая статическая эффективность 6,61 г/Вт. Конфигурация 17×5,5" CF повышает эффективность крейсерского полёта примерно на 15–20% за счёт снижения пиковой тяги примерно на 100 g и ухудшения отклика по оборотам. Выбирайте 16" для общего картографирования и смешанных миссий; выбирайте 17", когда единственным приоритетом является максимальная дальность полета, а геометрия вашего манипулятора позволяет использовать диск большего размера.

Как модель 5008 сравнивается с моделью 5315 при выполнении сельскохозяйственных работ?

Этот 5315-420KV При напряжении 12S двигатель развивает тягу 8 400 г с пропеллером диаметром 15–17 дюймов — предназначен для сельскохозяйственных опрыскивателей с большой полезной нагрузкой. Модель 5008-300KV при напряжении 6S развивает тягу 2 895 г — предназначена для легких платформ с длительным временем нахождения в воздухе. Они предназначены для совершенно разных весовых классов. Для сельскохозяйственного опрыскивателя весом 25 кг используйте модель 5315. Для геодезического дрона весом 5 кг, которому требуется более 40 минут в воздухе, используйте модель 5008.

Может ли компания Pi Thrust настроить модель 5008 KV или её обмотку?

Да — возможна индивидуальная настройка обмотки KV, длины вала, типа разъема, а также лазерная гравировка логотипа. Для индивидуальных технических характеристик действует минимальный объем заказа (MOQ). Свяжитесь с нами напрямую, указав требуемое напряжение, размер пропеллера и тягу, и мы подтвердим, что можно реализовать в течение 7 дней, необходимых для изготовления прототипа.

Подберите комплектацию для своего 5008

Двигатель 5008-300KV — идеальный выбор, если основным ограничивающим фактором вашего проекта является время полёта, а не полезная нагрузка. Не уверены, подойдёт ли он для вашего летательного аппарата? Сообщите нам планируемую максимальную взлётную массу (MTOW), конфигурацию аккумулятора и профиль миссии — мы подберём подходящую комбинацию двигателя и пропеллера ещё до того, как вы оформите заказ.

• Электронная почта: info@pithrust.com
• WhatsApp: +86-198-7242-8734
• Веб-сайт: pithrust.com

Смотрите наш Полная таблица сравнения двигателей или Руководство по управлению двигателями FOC чтобы ознакомиться с дополнительными техническими материалами.