אילו סוגי מנועים של רחפנים קיימים? ניתוח מקיף מהמבנה ועד לשימוש

 

במאמר הקודם, הבנו את עקרון הפעולה של מנועי רחפנים ומדוע מנועי DC ללא מברשות הפכו למיינסטרים. אם עדיין אינכם יודעים "האם מנוע הרחפן הוא DC או AC?", מומלץ לקרוא תחילה את המאמר הקודם, שיעזור לכם להבין טוב יותר את הנקודות המרכזיות הבאות: "מדוע משימות טיסה שונות דורשות סוגים שונים של מנועים"

ישנם סוגים רבים של מנועי רחפנים בשוק, החל מ-2207 עד 5315, ומ-2400 קילו-וולט עד 380 קילו-וולט. פרמטרים שונים משמעותם לוגיקת תכנון וביצועי טיסה שונים לחלוטין.

מאמר זה יעניק לכם הבנה מקיפה של הסוגים העיקריים של מנועי רחפנים משלושת הממדים של מבנה, מטרה וביצועים, וישלב את הפרמטרים בפועל של מנועי רחפנים מסוג VSD כדי לעזור לכם לקבל שיקול דעת מדויק יותר.

 

ניתן לחלק את מנועי המזל"ט לשתי קטגוריות בהתאם למבנה שלהם ועקרון העבודה שלהם:

מנוע מוברש

המנוע המוברש הוא הסוג המוקדם ביותר הנמצא בשימוש נרחב ביותר של המנוע . המבנה שלו מכיל מברשות פחמן וקומוטטור, שמחלף באופן מכני את כיוון הזרם כדי לגרום לרוטור לסובב .

 

תכונות:

מבנה פשוט ועלות נמוכה;

מעגל הנהיגה פשוט וניתן להפעיל אותו ישירות;

בשל החיכוך בין מברשת הפחמן לקומוטטור, חיי השירות קצרים והתחזוקה תכופה;

זה רועש בעת ריצה ובעל יעילות נמוכה יחסית;

מתאים לצעצועים או למל"טים קטנים ברמת כניסה עם ביצועים מוגבלים .

 

עם קידום הטכנולוגיה, חלקם של המנועים המוברשים בשוק המזל"ט המקצועי הוחלף בהדרגה על ידי מנועים ללא מברשות .

 

מנוע ללא מברשות

THEמנוע ללא מברשותמבטל את חלק הקומוטוטוטציה המכנית ומשתמש ב- Commutator אלקטרוני (ESC) למיתוג נוכחי, מה שמשפר את היעילות ואת החיים . מנועים ללא מברשות מחולקים לשני סוגים על פי מבנה הרוטור:

א. מנוע ללא מברשות Inrunner

הרוטור נמצא בתוך המנוע והסטטור נמצא מחוץ לו;

לרוטור מהירות גבוהה והוא קטן יחסית בגודלו;

מתאים לרחפנים קטנים וליישומים במהירות גבוהה.

 

ב. Outrunner

הרוטור עטוף סביב הסטטור והוא בדרך כלל גדול יותר בגודלו;

המהירות נמוכה יחסית, אך מומנט המוצא גדול;

בשל מבנה הרוטור החיצוני, פיזור החום טוב יותר והוא מתאים לרחפנים כגון צילום אווירי ורחפנים מרובי רוטורים הדורשים יציבות גבוהה.

 

לפני בחירת מנוע, עליכם להבין שמנועי רחפנים אינם "חלקים אוניברסליים" אלא רכיבים ספציפיים למשימה. למשימות טיסה שונות יש דרישות שונות מאוד לדחף המנוע, מהירות תגובה, סיבולת, יציבות ומדדים אחרים.

 

אנו יכולים לסווג את "התפקידים" של מנועי רחפנים לארבע קטגוריות עיקריות:

1. רחפני מרוצים

תרחישי משימה: מרוצים, טיסה בשמיים, טיסה בסגנון חופשי

מאפייני מנוע:

ערך קילו-וולט גבוה (1800~2500 קילו-וולט)

מדחף בקוטר קטן (בעיקר 5 אינץ')

הזרם המיידי גדול והמהירות משתנה במהירות

המנוע קל משקל ובעל אינרציה נמוכה

מטרה: להגיע למהירות מרבית ולבצע תנועות אינטנסיביות בזמן קצר מאוד.

 

2. רחפן מיוצב לצילום אווירי

תרחישי משימה: צילום אווירי, מידול תלת-ממדי, מיפוי אוטומטי

מאפייני מנוע:

ערך קילו-וולט בינוני (900~1500 קילו-וולט)

להבים בינוניים (6-9 אינץ')

מהירות יציבה ורעש נמוך

תאימות חזקה עם מבנה PTZ אנטי-סיסמי

מטרה: לספק דחף רציף ומאוזן כדי להבטיח תמונה ומסלול יציבים.

 

3. רחפן מטען ברמה תעשייתית

תרחישי משימה: ריסוס חקלאי, הובלה לוגיסטית, הרמת חומרים

מאפייני מנוע:

ערך קילו-וולט נמוך (300~600 קילו-וולט)

פלטפורמת מתח גבוה (8S~12S)

ניתן לצייד בלהבי מדחף בקוטר גדול ובגובה גבוה (מעל 13 אינץ')

פיזור חום וחוזק מבני מקבלים עדיפות בתכנון

המטרה: לשאת ביעילות עומסים כבדים ולשמור על ביצועים לאורך תקופות זמן ארוכות.

 

4. רחפן חינוכי/עשה זאת בעצמך/רב-תכליתי

תרחישי משימה: קורסי הוראה, אימות אב טיפוס, פיתוח בקוד פתוח

מאפייני מנוע:

ערך קילו-וולט בינוני (1100~1500 קילו-וולט)

קל להתקנה, גודל גמיש

תואם למגוון מדחפים, בקרות ESC ופלטפורמות בקרת טיסה

מטרה: להתחיל במהירות, סיכון נמוך, וניתן להתאמה לשילובים מרובים ותרחישים ניסיוניים.

 

בתחום מנועי הרחפנים, שלושת הגורמים "דגם + ערך קילו-וולט + מתח" קובעים את ביצועי הליבה של מערכת החשמל. באמצעותם ניתן לשפוט באופן ראשוני לאיזה כלי טיס המנוע מתאים, בין אם מדובר במרוצים, צילום אווירי או הובלת מטענים.

 

להלן, ניקח כדוגמה את סדרת מנועי הרחפנים שפותחה על ידי VSD, בשילוב עם נתוני בדיקה אמיתיים, כדי להראות את טווח הפרמטרים הטיפוסי ואת מיקום היישום:

דגם מוטורי	טווח ערך KV	מתח מומלץ (ים)	כוח מרבי (w)	דחף מקסימאלי (g)	בַּקָשָׁה
5315 מנוע מזל"ט	380KV	6S ~ 12S	4257W	9034g	מל"ט נושאי עומס תעשייתי
4720 מנוע מזלט	420KV	6S ~ 8S	3037W	7232g	פלטפורמת מדידות ומיפוי בינוני וגדול
3115 מנוע מזל"ט	900/1050 / 1520KV	5S ~ 8S	1617W	4185g	צילום אווירי פלטפורמה רב-רוטורית
2808 מנוע מזלט	1300/1500/1950 קילוואט	6S	1623.5W	2910.4g	תואם לצילום אווירי או מירוץ
2812 מנוע מזל"ט	900KV	6S	1010W	2710g	מזל"ט מיוצב לצילום אוויר
2807 מנוע מזלט	1350/1750KV	4S ~ 6S	1436W	2728.4g	פלטפורמה מעופפת רב-תכליתית
2306 מנוע מזלט	1800 / 1960/400KV	4S ~ 6S	901W	1683g	מזל"ט מירוץ FPV
2207 מנוע מזלט	1960KV	6S	902.5W	1702.7g	Speed Cross & Freestyle

 

כיצד לבחור ערך kv?

קילו-וולט (סל"ד/וולט) מציין את המהירות שנוצרת על ידי המנוע לכל וולט של מתח. רעיונות נפוצים לבחירה הם כדלקמן:

קילו-וולט גבוה (מעל 1800): מתאים לסיבוב במהירות גבוהה של משוטים קטנים, תגובה מהירה, מתאים למרוצים ולחציית שטח.

קילו-וולט בינוני (1000–1500): מאזן דחף וסיבולת, מתאים לטיסה יציבה כגון צילום אווירי וסקרים.

קילו-וולט נמוך (מתחת ל-600): מניע מדחפים גדולים עם מומנט גבוה, מתאים לתרחישים נושאי עומס ולטווח ארוך.

הערה: ערך קילו-וולט גבוה יותר אינו אומר דחף חזק יותר. יש להתאים אותו באופן מקיף למפרטי הלהב, פלטפורמת המתח וקיבולת הפלט הזרם.

 

עם כל כך הרבה דגמי מנועים של רחפנים, מתחילים מתבלבלים לעתים קרובות: כמה קילו-וולט עליי לבחור? כמה דחף? כמה סוללות S עליי להשתמש? כיצד להתאים את המדחפים?

 

אל דאגה, סעיף זה ישתמש בנתיב חשיבה פשוט ומעשי כדי להדריך אתכם לגזור את פתרון המנוע המתאים צעד אחר צעד מדרישות הטיסה. הרעיון הוא כדלקמן:

שלב 1: קביעת "המשקל המלא" וה"מטרה" של כלי הטיס
"הצעד הראשון בבחירת מנוע דחף הוא לדעת מה אתם הולכים להרים ולמה הוא משמש."

משקל כולל = סוללה + בקר טיסה + מנוע + מסגרת + גימבל/מטען

דוגמה:

רחפן FPV ≈ 400~600 גרם

צילום אווירי רב-רוטורי ≈ 2~4 ק"ג

רחפנים תעשייתיים ≈ 5~10 ק"ג+

 

שלב 2: חישוב דחף המטרה ➜ יחס דחף-משקל ≥ 2:1
"הדחף הכולל של המנועים שלך חייב להיות לפחות כפול ממשקל המכונה כולה."

נניח שמשקל המכונה כולה הוא 3 ק"ג

מטרת דחף כוללת: 3 ק"ג × 2 = 6 ק"ג

אם מדובר במכונה בעלת ארבעה צירים, כל מנוע חייב להפיק דחף של ≥ 1500 גרם

 

שלב 3: בחירת ערך KV (שילוב להבי מדחף ופלטפורמת מתח)
"KV אינו גבוה יותר, כך טוב יותר. הוא צריך להתאים לגודל המדחף ולמתח הסוללה שלך."

טיפים:

ערך קילו-וולט × מתח × קבוע שדה מגנטי ≈ מהירות ללא עומס ➜ אם המדחף שלכם גדול והמתח גבוה, ערך ה-KV לא יכול להיות גבוה מדי.

 

שלב 4: עיינו בטבלת פרמטרי המנוע כדי למצוא את הפריטים התואמים
השוו את גיליונות המפרט של המנוע המסופקים על ידי היצרן כדי למצוא דגמים העומדים בקריטריונים הבאים:

דחף ≥ ערך היעד שלכם

טווח תמיכת המתח תואם לפלטפורמת הסוללה

גודל וחורי הרכבה המתאימים למבנה הטיסה שלכם

פיזור חום/חומר/איכות כבל עומדים בדרישות טיסה ארוכת טווח

 

שלב 5: תנו דוגמה מעשית
משימה: אתם מתכננים לתכנן רחפן רחפן לצילום אווירי. משקל הרחפן הוא 3.2 ק"ג. הסוללה היא 6S 22.2V והוא מצויד במדחפים בגודל 9 אינץ'.

תהליך בחירה:

יחס דחף-משקל יעד = 3.2 ק"ג × 2 = 6.4 ק"ג ➜ כל מנוע ≈ 1600 גרם

מתח = 6S, מדחף = 9 אינץ' ➜ קילו-וולט מומלץ ≈ 900~1100 קילו-וולט

בחיפוש בטבלת הפרמטרים, מצאתי:

VSD 3115 (900 קילו-וולט)

מתח מומלץ: 6S~8S, דחף מקסימלי: 4185 גרם ➜ הרבה מעבר ליעד

גודל בינוני, מתאים למדחפים 9 אינץ', תואם לפלטפורמת 6S

זה משלים את הבחירה!

 

המנוע אינו רק "מקור כוח" שגורם למדחף להסתובב, הוא קובע את איכות הטיסה, היעילות ומרווח הבטיחות של הרחפן. החל מנקודת ההתחלה של משימת הטיסה, עליכם להבין את לוגיקת ההתאמה של מבנה המנוע, ערך ה-KV, המתח והלהבים כדי לבחור את מערכת החשמל המתאימה באמת לפרויקט שלכם.

 

במונחים של ייצור מנועים, VSD מתמקדת בתכנון, ייצור ואופטימיזציה של מנועי רחפנים ללא מברשות, ושירותיה מכסים מגוון תרחישים של רחפנים, כולל צילום אווירי, מרוצים, תעשייה, חקלאות וכו'. יש לנו יכולות מחקר ופיתוח מלאות ומערכות בקרת איכות, ויכולים לספק תמיכה מלאה בתהליך, החל מדגמים סטנדרטיים ועד לפיתוח מותאם אישית.

 

אנו מציעים:

מוצרי מנוע ללא מברשות עם מפרטי KV, מתח וגודל שונים;

הצעות להתאמת מערכות עבור מנוע + ESC + מדחף;

נתוני בדיקת דחף אמיתיים, שרטוטי CAD ותמיכה בפרמטרים טכניים;

שירותי OEM / ODM מותאמים אישית כדי לענות על הצרכים האישיים של יישומים שונים.

אם אתם מחפשים מנועי רחפנים בעלי ביצועים גבוהים, יציבים ואמינים, אנא צרו קשר עם צוות ההנדסה שלנו. אנו מוכנים לעבוד איתך כדי להפוך את חוויית הטיסה לרחבה יותר, יציבה ובטוחה יותר.