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初心者でよく勘違いしているのはLipo4S用のモーターは6S用のモーターよりもパワーがないと思っている人が有りますがそれは間違いです。もしそれがF5B用のモーターとして出ているものであればそれが何セル仕様であれあまり大きな差はありません、プレッテンバーグのモーターで例えれば以下の3種類のモーターはすべてF5B用のモーターでほぼ同じ性能です.言い換えるとほぼ同じプロペラを同じ回転数で回すことが出来ます。(37A1P6だけが少しおとなしい)
HP220/37A1P6 6.7:1 Lipo6S用 Kv3000 x 22.2v = 66600rpm 9940rpm(アウトプット)
HP220/42A1P4 6.7:1 Lipo5S用 Kv3900 x 18.5v = 72150rpm 10769rpm(アウトプット)
HP220/33A1P4 6.7:1 Lipo4S用 Kv4800 x 14.8v = 71040rpm 10603rpm(アウトプット)
モーターの性能を示す係数でKv値と言う数字が有ります、これは1ボルトあたりの無負荷時の回転数を示した数字です。
上の3つのモーターのKv値はほぼ使うバッテリーの電圧に反比例していますそのため回転数もほぼ同じになるわけです。
出力(パワー)は電圧(V)x電流(A)ですからこれらのモーターにおなじペラを付けると流れる電流は電圧に反比例します。4Sは6Sの1.5倍の電流が流れるためセル数は少なくてもバッテリー容量は1.5倍必要です。指定のセル数以上のセルをつないで回すと過回転になりモーターは壊れてしまいます。反対に6S用のモーターに4Sや5Sをつなぐと回転数が低くなりおとなしくなります。ビギナーの練習には良い方法です。
モーター特性とプロペラの関係
モーターの特性により同じ電圧で使っても高回転型のものやトルク型のものがありそれぞれ使うプロペラのダイヤとピッチが異なります
一般的に同じローターサイズで高回転型(高kv値)のモーターは低kv値のモーターに比べてトルクが弱く大きなダイヤでピッチの強いプロペラは回しきれない。無理に回しても非常に大きな電流が流れる、しかし上空でのエントリー時には速いスピードがほしいのでダイヤを小さめにして強めのピッチのペラを選ぶのも一つの選択である。地上での測定では350アンペア以上瞬間的に流れても上空では加速によって負荷が大きく下がりそのようなペラでも使える場合がある。実際に飛ばして測るのが一番良い方法である。
プロペラの特性としてダイヤが大きいほどプロペラ効率が上がるこれは翼のアスペクトレシオと同じである、そのため出来るだけダイヤのあるペラでピッチを変えて一番良い組み合わせを探す。ただし大きなダイヤのペラを回すには大きな力が必要で望んでいる速度までピッチを上げられない可能性がある。
モーターオンの時の最初の加速はダイヤが大きくピッチが小さいものが速い。
上空でのエントリー時の高い速度にはピッチが大きいペラが良くこれらは相反する。高速になるとピッチスピードと機体速度の差が少なくなり加速しなくなる。バリアブルピッチのペラがほしい!!!
一般的には一番入手性が良く種類が多いRFMのペラを使う場合が多い、17x18,16x17などがポピュラーだ。世界選手権レベルになると各国ともオリジナルのペラ、ハブを使っていて最近はロシアのセルゲイ選手のプロペラが人気で特別なルートで日本でも手に入れることができる。特徴はピッチ配分が根元まで等ピッチでそのため加速が良い、また重量が軽いのでモーターのオンオフ時に負荷が少ない。
モーター特性も高トルク型は大きな負荷が駆けられるが同じ大きさの場合回転数(kv)が低いため低いトップスピードに早く到達する。高回転型は反対にトルクが低いので小さめの負荷なら高回転まで回せるが負荷が強すぎると電流が流れすぎる、適切なダイヤとピッチのペラを使えばエントリー時に最高速度が得られるが問題はそれが2秒後か2.5秒か3秒後か、モーターによって異なる。それはまた同時にフライトスタイルによっても異なる(垂直にクライムするのと高度を取らないで水平加速するのとでは最高速に到達するまでの時間も流れる電流も全く異なる)
HP220/37/A1/P6
有名なプレッテンバーグのモーターで220はローターの径が22mm、37はローターの長さが37mm、A1は巻き数が1回(1ターン)、P6は極数が6極のことを示します。
それぞれの性質がどのように変化するかと言うと
ローター径が大きくなるとトルクが増える、モーターの直径が大きくなる、重くなる。
kv値が下がる
ローターが長くなるとトルクが増える、モーターが長くなる、重くなる。kv値が下がる
ターン数が少ないほどkv値が上がる、最高効率点が高回転域になり高電流が流れる高回転型のホットなモーターになる、そのためほとんどのF5B用のモーターは1〜2ターンで作られている。
ターン数が増えるとkv値が下がる、最高回転が低くなるがトルクが増える。電流が高回転型ほどは流れない。
極数が多いほどトルクが増える、Kv値が下がる(回転がさがる)
このモーターをLipo6Sでセルゲイの17X21のペラで回すと地上で160アンペア7500回転で実際に飛ばすと43秒設定になり普段の練習にはちょうど良いが競技には少しおとなしすぎる。
しかし今の所このモーターで30秒設定になるもっと強くて良いペラがないので実際にはもう少しこれよりホットなモーターがほしい、それではHP220/37/A1P4ならどうだろう? 同じ22mmのダイヤで37mm径だから単純比較すると1x6と1x4でKv値は50%高くなっていて同時にトルクもかなり下がっているはずである。単純計算しても11250回転になりホットすぎて6セルは無理なので5セルでためしてみる、高負荷をかけると22.2vが18.5vまで下がるので9500回転ぐらいになりそうだ実際には300アンペア流れこれでは25秒ももたない、そこでペラを17x18まで下げると28秒までもつようになった。これでも使えるがもっと効率の良い長いペラと高電圧の6セルを使ってちょうど良いモーターをプレッテンバーグで作るとすればどうなるだろう?
HP220/37/A1/P4 よりかなりKv値が低く37/A1/P6より少しkv値が高いものがほしい
A1P4,A1.5P4,A1.5P6,A2P4などが考えられるが計数的にkv値はこれらの積に反比例するので比較すると4:6:9:8になりローター径と長さが同じ場合kv値が高い順すなわちホットな順にHP220/37/A1P4
、A1.5P4 とA1P6は同じ、A2P4 ,A1.5P6の順になる。A1P6の6よりホットなものはA1P4しかなくこれはすでにホットすぎなのが判っているのであとはローターの径を変えるか長さを変えるしかない
実際にはローターの径を変えるのは制作上難しく長さを変えてKv値を上下させるのが現実的なので37A1P6を少しホットにするにはローターを例えば33mmにして33A1P6にするか37A1P4をコールドにするために42〜45mmにローターを伸ばし45A1P4などが考えられる。チョイスとしては短くすればマグネットも短くなりトルクが下がるので同じkv値が得られるのなら45A1P4の方がモーター効率も良いはずである。当然長くした分50gmほど重くなるが今のF5B
は翼面荷重に余裕があるので50gmぐらいの重量増はあまり問題ないだろう。HP220/45/A1P4がほしい!!!
追伸
プレッテンバーグから新しいF5B 用のモーターが出ました。私が望んでいたHP220/45/A1P4ではなく42A1P4 と33A1P4の2種類でした。理由はこのモーターのローターシャフトは3mmしかなくローターが長くなるとジャイロ効果でローターがしなってしまい外側のコイルに触れてしまうとの事でした42mmが限界だったようですその為Kv値が十分に下がらなかったので6セルではなく5S仕様にしたのです。33A1P4は上記のように37A1P4が5セルでも少しホットすぎたので4セルに合うように少し短くしてKv値を高くしたのでしょう。
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