1. 전동비행기는 출력은 W 의 의미로 해석해야 한다.


A 라는 기체가 있는데  11.1V 리튬폴리머 배터리에 7A 를 소모하게 끔 프로펠러를 매치했다면 대략 77W 의 수치가 나온다. 물론 효율관계와 배터리의 전압강하로 70 W 언저리의 출력을 낼 것이다.

 이 A 기체에 7.4V 에 10 A 소모되는 프로페럴러와 모터를 설치했다면 74W. 두 매치는 전혀 다름에도 일은 비슷하게 하는 것이다. 두 기체는 성격이 판이하게 다를 수도 있지만, 결론적으로 배터리나 모터가 한 일은 거의 비슷하다. 이것을 염두해두고 기체에 성격에 맞게 에너지를 뽑아써야한다.


 여기서 전압을 높혔다는 것은 보통 다른 조건을 배제하고 작은 프로펠러를 사용한다는 것이다. 큰 프롭을 사용하면 강한 풍력이 발생한다. 결국 추력이 높아지는 것인데 그러면 모터의 회전수도 줄어들고 이것을 모터가 부담하게 된다. 따라서 모터의 전류가 늘어나게 되므로 ' W = I x V '의 관계에 의해서 전압이 낮아지게 되는 것. 반대로 작은 프롭을 사용하면 추력이 작아지게 되므로 추력이 줄으들고 모터의 부담이 적어진다. 따라서 필요한 전류가 줄어들게 되고 위와 마찬가지로 'W = I x V' 의 관계에 의해서 전압이 올라가게 되는 것.


2. 전압이 일정할 때 프롬의 조건에 따른 전류


7x6E - 11.1v - 90W - 8A

7x6E - 14.8v - 192W - 13A

8x4E - 11.1v - 100W - 9A

8x4E - 14.8v - 222W - 15A

8x6E - 11.1v - 145W - 13A


하바킹에서 NTM Prop Drive Series 28-25A 1200kv / 286w 제품 스팩 중 Prop Tests 만 가져온 것이다. 위 자료에서 보면 11.1v 일 때 프로팰러의 직경과 1회전당 전진하는 인치가 커질 수록 암페어가 올라가고 있다. 전압이 일정할 때 암페어가 올라가므로 출력이 올라간다.


아래 있는 것은 고익기 기준이다.


엔진기 못지않게 쌩쌩하게 날리고 싶다 -> 100G/ 30W 이상

그럭저럭 실속은 면하게 날리고 싶다 -> 100G/20-25W

날 수는 있을 까? -> 100G/15-20W


출처 : http://blog.naver.com/k42y?Redirect=Log&logNo=30014125806

출처 : http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__17345__NTM_Prop_Drive_Series_28_26A_1200kv_286w.html

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Posted by 나무길 :

프로펠러 선정

2013. 12. 19. 10:29 from project/Coaxial copter

LP06340 6.3x4
LP06529 6.5x2.9
LP06537 6.5x3.7
LP06550 6.5x5.0
LP06555 6.5x5.5
LP06560 6.5x6.0
LP06565 6.5x6.5
LP06020 6x2
LP06030 6x3
LP06030F 6x3F
LP06040 6x4
LP06040E 6x4E
LP06040EP 6x4EP
LP06055E 6x5.5E
LP07475C 7.4x7.5C
LP07476C 7.4x7.6C




 프로펠러에는 두 숫자로 이루어져 있다. 용도 및 재질을 나타내는 알파벳이 그 뒤에 붙어있는 경우도 있다.



 첫 번째 숫자


 프로펠러가 그리는 원의 직경, 즉 전체 길이를 나타내며, 인치가 단위이다. 직경이 커지면 풍량도 커지고, 따라서 더 큰 추력을 얻을 수 있다. 풍량이 커지고 추력이 커진다는 것은 작용반작용에 의해서 모터가 회전하기 힘들어지 진다는 말도 된다. 이 경우 그만큼 모터에 더 많은 힘을 요구하기 때문에, 모터의 회전수는 줄어들게 되고, 모터에 더 많은 힘을 요구한다. 이것은 전류가 더 많이 흐르게 된다는 것이고, 조건에 맞지 않게 큰 전류가 흐르게 된다면 모터에 과부하가 걸리게 된다.


 소음은 회전수와 관계있으므로 큰 프로펠러를 쓰면 그만큼 조용한 비행이 가능해진다. 주의해야 할 부분은 큰 프로페럴러일수록 회전방향과 반대로 동체가 돌려는 토크 롤(torque roll) 이 발생하기 쉽다는 점이다. 특히 이륙 직후 날개에 충분히 빠른 공기 흐름이 형성되기 전일 수록 그 효과는 크게 나타난다. 그러므로 이륙할 때 싱글콥터를 만든다면 servo motor 의 제어를 좀더 신경 써야 할 것이다. 동축반전 형태로 만든다면 lower rotor 제어를 신경 쓸 것.




두 번째 숫자


 프로펠러의 핏치(pitch)를 나타내며, 프로펠러가 한 바퀴 돌 때 전진하는 길이를 뜻한다(처음에 쿼드콥터를 만드는 것만 생각해서 전진한다는 것이 무슨 말인지 몰랐는데, 위 설명은 헬기 모양이 아닌 비행기 모양일 때 말하는 것이다). 역시 인치 단위이다. 만약 직경이 동일하고 핏치 값이 다른 두 프로펠러가 같은 회전수로 돌고 있다면, 핏치 값이 큰 프로펠러가 더 빠르게 전진한다.


 가장 위험한 경우는 추천 프로펠러보다 큰 프로페럴러를 쓴 경우이다. 모터는 프로페럴러를 설정된 회전수(Kv)에 맞게 돌리기 위해 더욱 많은 전류를 ESC 에서 뽑아낼 것이고, 모터나 ESC 에 설정된 최대 전류치를 넘어서게 되면 둘 중에 하나는 타버리게 된다. 너무 작은 프로페럴러를 쓰는  것도 문제가 있다. 모터가 지나치게 빨리 돌게 되므로써 모터에 손상이 올 수 있는 것이다.




예상되는 문제 


일반적으로 Kv가 작으면 토크가 세고, 따라서 더 큰 프로펠러를 돌릴 수 있다고 한다. 그리고 Kv가 크면 더 작은 프로펠러를 빨리 돌릴 수 있다고 한다. 그렇다면 전압이 높은 베터리를 사용하고 Kv가 큰 모터를 사용하면 그리고 프로펠러가 작은 것을 사용하면 모터가 너무 빨리 돌아가서 모터에 손상이 오지 않을까 싶다.


출처 :  http://aerodream.egloos.com/2890524


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Posted by 나무길 :

BLDC motor 선정

2013. 12. 19. 10:27 from project/Coaxial copter
브러시리스 모터





보통 어렸을 때 가지고 놀던 미니카에 들어있던 브러시드 모터는 직류로 작동하는 간단한 2극 구조를 가지고 있다. 아래 그림처럼 축에 두 개의 '붓'이 닿아 있어 돌아가면서 내부 전자석의 극성을 바꾸어주는데, 이러한 구조 때문에 저항이 발생하고 시간이 지남에 따라 성능이 저하되는 단점을 가지고 있다.




BLDC 모터는 이러한 단점을 극복하기 위해서 만들어진 모터이다. 세 개의 극이 주파수 컨트롤에 의해 위상이 변하면서 회전하게 된다. 외관상 간단하가게 전선에 세 가닥이 나와 있으면 브러시모터이며, 반드시 ESC(electronic speed controller) 를 연결해서 사용해야 한다. ESC 는 직류를 브러시모터가 쓸 수 있게끔 3극으로 바꾸어주며 조종기의 신호에 따라 모터의 회전수를 변화시켜주는 핵심적인 역할을 한다.


(BLDC motor, outrunner 형)

(이것이 ESC 사진 이것에 대한 공부는 좀 더 해볼 것.)



모터 선정

 Kv 는 전압 1V당 회전수를 나타낸다. 예를 들어서 1000Kv 를 갖는 모터에 7.4V 의 2셀 LiPo 배터리를 연결한다면 (1셀당 3.7V의 전압을 가진다.) 프로페럴러가 달려 있지 않다는 가정하에(무부하) 모터의 분당 회전수는 1000 (Kv) x 7.4 (V) x 0.9 (효율계수) = 6,660 회가 된다. RC 비행기나 헬기에서는 모터의 토크(torque) 가 중요하지 않다. 중요한 것은 어떤 프로펠러를 사용하는 가에 따라서 회전수가 달라지므로 Kv 는 출력보다는 프로펠러와의 매칭을 통해 비행기의 성격을 결정하는데 더 큰 역할을 하는 값이다.

 허용 전류. 일반적으로 연속적인 허용전류를 나타내는데, 연속적으로 돌려도 모터에 무리가 없는 전류를 말한다. 종종 최대허용 전류를 나타내기도 표기하기도 하는데, 이때는 유지가능시간을 병기하기도 한다. ESC 사양에 전류값이 표기 되어 있으므로 이를 기준으로 선택하면 된다. 보통 모터 전류값 보다 ESC 전류값이 살짝 높은 것이 좋다고 한다. 이 전류와 배터리 전압을 곱한 후 0.75(효율계수)를 곱하면 모터의 대략적인 출력(와트)을 알 수 있다.
 잠시 생각해야 할 것이 같은 모터에 배터리 전압을 낮추어서 사용하면 출력이 낮아진다. 하지만 배터리의 전압을 낮추고 프로팰러의 크기를 키운다면 추력이 강하진다. 따라서 전류가 많이 흐르게 되고 출력은 다시 올라가게 된다. 결국 배터리의 전압을 낮추고 프로펠러의 크기를 키우면 출력은 일정하지만 추력은 강해지는 결과를 가져온다. 하지만 전압을 낮춘 만큼 전류가 많이 흐르므로 모터에 부하가 많이 걸리게 된다는 말. 너무 큰 프로펠러를 장착하게되면 모터에 과부하가 걸려서 타버린다.

 정확한 출력을 알기 위해서는 프로펠러까지 고려해야 한다. 모터와 배터리가 정해지면 날개 프롭 크기에 따라서 전류가 정해진다. 아래는 하비킹에서 어떤 모터에 대한 Specs 과 Prop Test 결과를 나태는 것이다.

Specs:
Model: NTM Prop Drive Series 13-12 2400kv
Kv2400rpm/v
Max current (Burst): 3.9A
Max current (suststained): 3.0A
Max Power: 40W @ 11.1v (3S) 
Shaft: 1.5mm
Weight: 5g
ESC5~8A
Cell count: 2s~3s Lipoly
Mount type: Tri-hole firewall mount (15mm width between mount holes)
Connection: Loose wire (for direct soldering)

Prop Test Data:
3.75x3 - 7.4V / 10W / 1.4A / 56g thrust
3.75x3 - 11.1V / 25W / 2.3A / 97g thrust
4.5x4.5 - 7.4V / 16W / 2.2A / 80g thrust 
4.5x4.5 - 11.1V / 36W / 3.3A / 112g thrust 
5x5 - 7.4V / 19W / 2.6A / 68g thrust 
5x5 - 11.1V / 39W / 3.5A / 92g thrust

 이것을 보면 모터의 최대 전류와 연속전류가 3.9A, 3.0A 로 나와 있지만 프로펠러의 크기에 따라서 전류가 다 다르게 나와 있다. 이렇게 프로펠러와 베터리, 모터 세가지가 전부 정해져야 정확한 출력을 알 수 있다.


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