プロペラをつくってみる 1

こんな流れはなんとなく見えていました、モーターをいじりだすとどうしても最終出力のプロペラまで絡んでくるのは当然のこと

ただプロペラ・・・・奥が深すぎです(^^)結局は翼の一種でありそうなると翼型等の長い長い歴史があり先人たちの探究心は半端じゃありません。

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今だからこそ言えますがドローンレースを始める昨年の10月までハッキリ言って

ドローンレース・・・バカにしていました　何がと言うとあのデザイン・・・

単純に真っ黒な板にモータを付けて飛ばすという無骨そのものが・・・

（基本今でも何もかわっていませんが）

そこでこんなデザインを設計し3Dプリンタで製作するということを行っていました

thingiverseなどで２種類ほど発表しています。

Clarity

http://www.thingiverse.com/thing:1824420

DroneRacer220

http://www.thingiverse.com/thing:1744257

上記のような物をABSで作るわけですが１つのパーツを作るのに

丸１日かかるのは当たり前の世界でして、

3Dプリンタ経験者ならわかると思いますがABSの大物作品は難易度が非常に高く、

フィラメントの選定から、ベッド温度、ノズル温度、雰囲気温度他かなりの経験値が

必要となり私もそれなりにお金と時間を費やしてきたわけです。

そんなころよく見ていたこんなでデザインで・・・・

プロペラを３Dプリンタで作るというデザインですが、

ラジコン仲間に話すと散々に言われていました「そんなものダメに決まっている」と・・・・・

私的にもまず遠心力に耐えられない・・・と思っていましたし

スラスト方向の力にも耐えられないんじゃないかと思っていました。

ですから、ネット上でデザインの発表はあっても実機で飛ばしているような

写真、動画は未だ私は見たことがありません。

（あるなら教えてほしいです）

がしかし・・今回モータのチューン等を行ってみるとそれに見合ったプロペラも

必要となることがわかり、ならば以前から思っていた積層型3Dプリンタを使ったABS製プロペラの製作、実験（レースに使えるのか等）を行ってみようと思います。

まずは遠心力に耐えられるのか？です

現在のレース用に使うモータは回転数が高く、

例えば今回実験に使用するモータはKV値が2750,15Vで回すとざっと41250回転になり

この回転数に耐えられないのであれば

そもそもこの先の実験もないわけです。

でこんなフラットなデザインで・・・

プロペラ厚みは2mm、直径5インチで設計しました。

で回してみます、・・・・・

なんの問題もありませんというか触った感じが最初から問題なさそうです。

ならば・・・・・

このプロペラを見本に

適当にデザインしてみました、断面は翼型ではありません。

さっそくプリントアウト、約１時間かかります

サポート材を除去、ペーパーで仕上げ

さっそく回してみます、

なんか、これ行けるんじゃないでしょうか？？？？？

次回は実機テストを行ってみたいと思います。

モーターをつくってみる ２

なんとなく薄々感じていましたが、色々調べていくとやっぱりヤバイ領域に手を出してしまった感が多々あります、モーターから始まると当然プロペラまで絡んでくるのは当然になり、そうなると空力関係の奥深い闇が横たわっていまして・・・・・・

モーターをつくってみるシリーズ２回め、やはり既存のモータの構造がよくわからなくてはどうしようもありませんので今回はJDL 第2戦 日本航空学園のために用意した

EMAX RS2306 2750kvの分解、解析してみようと思います。

以下の記事は全てNONSAYAが勝手に実験、解析等を行っています。

間違っていることもたくさんあるということをご認識願います。

結局レースまでに到着しなくてお蔵入りになっていました。

まだ未使用です、

このように意味もなくモータばかり増えていきます(^^)

まずはアウターロータの取り外しですが、このアウターローターCリング等ではなくねじ込み式です、これはDYS FIRE等も同じ方式ですがネジの締め混み具合で廻りがかわりますので私は好きになれません。

まずはコイルの細さに驚きです。

アウターロータ自体特別なことはありませんが、このバランスの為に付けたプラスチック状のもの、これハードな使用ですと砂利類が噛んで

すぐ取れちゃう物なんでいただけません。

因みにMultiStarなどは金属系接着材っぽい物です。

2306の名前の由来通リステータ直径は23mmです。

まずはベアリングを取り外し。ステータをモータベースから外します。

がしかし、このモータ、ステータとベースに接着剤が塗られているようで簡単には外れてくれません、あまり力を入れると柔らかいベースがすぐ曲がってしまいます。

そこでホットガン温度を３００度に設定し

３分ほど熱し、ステータ自体を焼きます。

両側からマイナスドライバなどで少しずつ上げて取り外します。

なんとか綺麗にはずせました。でワイヤーの直径、巻き数を調査してみます

結果ワイヤーは0.15mm,７本依り,dLRK Evolution巻き、７回ターン。

巻きターンが少ないほうが高回転とどこかでみましたので2750kvならではなのでしょう、

不思議なのは0.15mmワイヤー7本依りの部分です、合計の断面積は0.123平方ミリになります、これは0.4mmワイヤーの断面積と同等です。

大電流を流したいハイパワーモータなのになぜ？というところでしょう。

表皮効果をきらって細い線を依っている可能性も考えられますがこの程度の交流周波数なら最大回転数でも損失１％以下です、考えられるのは量産時の巻きやすさでしょうか？

そこでさらなるパワーを模索するため、0.65mmワイヤーで巻き直してみます。

購入はもちろんオヤイデ電気、揃わない電線はまずありません。

エナメル線といってもUEW(ポリウレタン),PEW(ポリエステル),AIW(ポリアミドイミド)の３種類があり耐熱性能が違います、一番耐熱性が高いAIWは250度まで耐えますが

100度程度で希土類磁石(ネオジム等)が減磁し始めるので意味がありません。

大抵のモータはPEWで十分です。

0.65mmですと７回ターン・・・・限界かもしれません。

なんとか巻けました。

電線を接続して・・・・

ベースに組み込みます。

ベアリングを挿入し

完成です、名前はもちろんEMAXではなくIMAXとしました(^o^)

左がオリジナル、右がカスタム

配線の太さがわかるでしょうか？

さて結果どうなったのか？ノーマルとの比較をテストしてみましょう・・・・・

なんですが・・・・・

２つともほぼ同じ結果になりました・・・なぜなんでしょうか？

推力が約1.1kgなら前回の2206 I-MOTORと同じです。

がしかしここで思うことがあります、プロペラがGEMFANの5152なんですが

多分推力1.1kｇあたりが限界推力なんじゃないかと？

こうなるとRACEKRAFTの5051は1kgあたりに限界推力があるような気がします。

このEngineerXさんのYOUTUBEなどではノーマルでも1.7kgとなっています、

このEngineerXさんのテストされてるモーターがサンプル品の特別な物なのかは

わかりませんが、プロペラも数種類もっていないとちゃんとしたThrustTestが

出来ていないような気がします。

ということで、今回の実験は測定する環境が整っていないことが露呈される実験結果となってしまいました、プロペラの種類を増やし測定機械をもう少し良いものにし再度実験を行ってみようと思います。

モーターを作ってみる １

ドローンレースをやってみて他の趣味と比べて何が違うのかというとその進歩の速さです。

モータをはじめフライトコントローラ、ESC等などほぼ１ヶ月もたつと新しい製品が投入され、あっというまに今までのものが時代遅れ扱いされてしまいます。

特にモータは自分が始めた去年ぐらいは2204,2205が主流とされ去年の暮れぐらいから
ちらほら2206、2207が使われ始め最近では2306などが使われ始めています。

私もその度に新しいモータを買い、気がつくと使えないモータが山のようになっています、まだロボットなどに使われるような高精密なモータに比べれば安い金額の物ですがやはりこれだけ消耗するとなんとか出来ないものかと常々思っていました、

そんな時おなじみのBANGOODを覗いていて見つけたのがこれ・・・・・・

https://www.banggood.com/DIY-Assemble-2206-2-4S-Brushless-Motor-with-Motor-Cap-Banana-Plug-p-1136275.html?rmmds=search

なんとモーター製作キットです、こんなものが出回ってるんですね

とりあえず面白そうなので取り寄せましたので製作してみます。

まずはこんなビニール袋に包まれ

送られてきます、早速開けてみます

まずはステータ、12スロットでFPVに使うモータではかなり一般的なものです

次にアウタローター14極という物です、ちゃんとバランスをとったような痕があります。

どっかでみたことあるようなモータ外観なんですが思い出せません。(^o^)

ベアリング、外径8mm,内径3mm,高さ4mmの693ZZです。

この中華製らしいベアリングは使わずにNSKの物を使う予定です。

最後にワイヤーPEW0.45mmが

約3.8M付属します。

ところで上記のBANGOODのサイトを見ても特にマニュアルらしきものは存在しません

あとは自分で調べてテキトーに作ってね的な

まさに中華らしい潔さです。

で散々調べてみて、たどりついたのがここ

http://www.bavaria-direct.co.za/

ブラシレスモータ製作の

総本山的なサイトみたいです、

ここにワイヤーの巻き方が詳しく

乗っています。

代表的なワイヤーの巻き方は４種類あり、

以下のようになります

もともと模型用ブラシレスモータの始まりはCDーROMに使われていたモータの

流用から始まったらしく、１番上のCD-ROM巻きは現代ではあまりないようです。

次に１番下のLRK巻きになり、現在ではdLRK,dLRK Evolution巻きが主流なようで

LRKというのは開発者の名前(Lucas、Retzbach、Küfuss)だそうです

何巻きにするかは迷う所ですが、手持ちのホビキン　MultistarViking 2206を真似て作ってみようと思います。

コイルが燃えてしまって

ご臨終してしまいました(´・ω・｀)

さっそくアウターロータを開けます。

コイルが焼けてしまっています。

まずはステータをモータベースから取り外しますが、これが中々とれにくく

モータ全体をヒートガンで温めつつゆっくりと・・・・

マイナスドライバーなどで少しずつ上げていきます

ベースからステータが外れたら早速巻き方、

巻きターン数を調べます。

調べたところ、BANGOODと

同じ0.45mmワイヤー

dLRK Evolution巻き、９ターンで

特に２本を１本に依って使うような巻き方ではなく単線巻きでした。

因みに友人のT-MOTORは調べた所2本線を依って

巻いた物でｄLRK巻きです。

ところでこのステータ・・・・

まったく同じ物です(^^)

左がホビキン、右がBANGOOD

こういう物は標準部品的な扱い

なんでしょうか？

でdLRK Evolution巻きですが

巻き方はこんな感じ

上記の絵は３回ターンを表示しています、外部に出ている３本がESCに繋がります。

これ巻いてみるとよくわかるんですが、例えば１番のセルは上に見えている線は２本、

２番のセルは３本になります

これが３ターンらしいです。

他もよくみると３番セルは３本４番セルは２本・・・・

なぜこれが３回ターンなのかよくわかりませんが、この通りに９ターンで巻いてみます。

やっと出来上がりました、

さっそくどの程度の物なのか

テストしてみます。

ここから先は動画で・・・・・・・・

そうそう、モータの名前ですが私の頭文字をとってI-MOTORと名付けました(^^)

驚きの結果です！、こんな適当に素人が巻いた物でも1.1kgぐらいでてしまうんですね

この感じですと高速サーキットでもなければ十分使えると思います

早速追加であと７個発注してしまいました(^^)

ということで、この「モータを作ってみる」シリーズ、続きが作れそうです

さらに調べまくった結果パワーをあげるには

１、巻線ワイヤーを太くする

２，磁石を交換する

３、ギャップを狭くする

等があります、さらに巻線ターンの変化によるパワーの増減、巻き方を変えてのテストも調べて見たい所です。

最終的にはアルミ削りだしでオールオリジナルのモータまで行ければいいですね(^o^)

まぁ買っちゃった方が遥かに早いんですが(´・ω・｀)