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标题: 电机KV值与直升机齿比搭配的探讨？ [打印本页]
作者: 家电    时间: 2018-9-25 00:31
标题: 电机KV值与直升机齿比搭配的探讨？
本帖最后由 家电 于 2018-9-25 00:44 编辑

      入模好几年了，在直升机上找到了不少乐趣。喜欢观察、思考、折腾、改造……有趣的事情喜欢与大家交流分享。
      最近有一个问题，一直困惑着。就是不同级别直升机电机kv值选择和直升机齿比的搭配，设计原理是什么？
        大桨转速（不计算效率）=电池电压（平均值22.2v）×电机KV值×电机齿轮T数÷大齿盘T数×油门百分比
       业余时间收集了，亚拓几种型号直升机设计的数据。下面对比看看:
机型               齿比          KV值   最大转速
470l     11    : 1 ：3.73    1800      3600
500x   11.17 : 1 :  3.81    1600      3180
550l     7      : 1 :   3.85    850       2700
550x    7      : 1 :   3.85    960       3000
700x    8.46   : 1 :  4.37    490       2570
x3         11    : 1 :     4.7   1800       3660
          据说电机的kv值和推重比是成正比的，直升机为了提高推重比都尽量选用高kv值的电机。如果事实如此的话，那么直升机都可以把电机的kv值尽量的做高，把齿比尽量的做大。
          通过上面的数据对比好像不是如此。500以下的齿比基本保持在10:1左右，550以上的基本上就是7：1了。
          我想可能是不同级别飞机负载不同，为了使电机的推重比和效率能够最大化，所以设计了不同的齿比搭配不同的KV值。
          对此，你有如何看法？欢迎有兴趣的模友参与讨论解惑……

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作者: event    时间: 2018-9-25 00:44
楼主忽略了一个转速，越是小的飞机所需要的转速越高。
作者: 家电    时间: 2018-9-25 00:47
那为什么550以上的飞机不把齿比也改成10：1，把KV值变高。这样大桨的转速不还是一样的？
作者: 家电    时间: 2018-9-25 00:49
我物理方面的知识不好，希望内行的给予解答
作者: 炸香机    时间: 2018-9-25 04:07
相同定子 转子的电机 kv越高功率越大  另外550x的电机是930kv 500以上齿比小一些估计是大齿尺寸限制  不过也有例外 屌爆700的齿比就达到9以上
作者: greatwall2    时间: 2018-9-25 08:52
相同功率下转速越高扭力越小，大飞机本身质量大，要获得更好的灵活性，扭力必须足够，所以电机的转速不能太高，因而KV值不能太大
作者: 风飞舞    时间: 2018-9-25 08:52
亚拓700e系列是112/12，9.33尺比，电机配520-540kv
作者: 家电    时间: 2018-9-25 09:32
greatwall2 发表于 2018-9-25 08:52
相同功率下转速越高扭力越小，大飞机本身质量大，要获得更好的灵活性，扭力必须足够，所以电机的转速不能太 ...

        假如大桨转速需要设计为3000转。因为kv值和齿比之间是一个反比例关系，那么就有多种方案来达到这个转速。电压为22.2伏时
       2000kv     14.8:1
       1500kv      11.1:1
       1000kv       7.4:1
        500kv        3.7:1
       上面的几种设计方案感觉电机所需要的扭力都是一样的，但是肯定有一种是最合理的。我想了解的就是哪种最合理，依据是什么？
作者: 家电    时间: 2018-9-25 09:35
上面几种方案电机需要的功率是一样的，仅仅是变速比不同而已。但是电机施加到大桨上面的力量都是一样的。
作者: 耳边的清风    时间: 2018-9-25 10:46
家电 发表于 2018-9-25 09:35
上面几种方案电机需要的功率是一样的，仅仅是变速比不同而已。但是电机施加到大桨上面的力量都是一样的。

记得组长说过700电机kv高不行。这个齿比应该是根据电机来的
作者: 家电    时间: 2018-9-25 11:12
耳边的清风 发表于 2018-9-25 10:46
记得组长说过700电机kv高不行。这个齿比应该是根据电机来的

从450到700级别的飞机，齿比大概在10:1到7：1之间变化，而kv值的变化是从2000到500之间。明显感觉齿比变化不大，但kv值变化却很大。因此能不能说明，直升机齿轮比例的设计是最主要的环节，而kv值是根据齿比再来调整。我想表达的意思是说齿轮比例是最重要的，设计项目，这个关乎到直升机是不是好飞。而kv值是被动选择？
作者: 小灰侠    时间: 2018-9-25 11:40
冰人应该知道
作者: kdsrjx    时间: 2018-9-25 12:20
本帖最后由 kdsrjx 于 2018-9-25 12:31 编辑

我个人觉得直机首先需要确定需要多少升力，对于直机来说，升力包含螺距和大桨转速，例如3d直机需要多少稳定的升力才能完成各种3d动作，然后确定齿比，再根据齿比来确定电机扭力（有效功率），最后依据机械设计要求确定几级传动和每级传动的齿轮数及电机KV值。在实际运用也有可能根据电机KV值来确定齿比和齿数。
作者: greatwall2    时间: 2018-9-25 13:08
家电 发表于 2018-9-25 09:35
上面几种方案电机需要的功率是一样的，仅仅是变速比不同而已。但是电机施加到大桨上面的力量都是一样的。

功率一样，但不同KV值的电机，加到大桨上的扭力是不一样的，电机的工作电流也不一样。所以电机KV值和飞机齿比的选择，要考虑的因素很多，比如转速，扭力，电机工作电流，搭配电调的容量，电机和电调的容许温升。。。等等。通常厂家会选择一个平衡的方案。
作者: 谢绍聪    时间: 2018-9-25 13:09
家电 发表于 2018-9-25 09:32
假如大桨转速需要设计为3000转。因为kv值和齿比之间是一个反比例关系，那么就有多种方案来达到这 ...

我觉得更有可能是受制于大齿盘的直径，大齿盘直径对机身结构的影响最大，因此可能是由于机身结构限制了大齿盘直径，最终导致了电机的kv比较低，而不是选用高kv的电机
作者: yangboxhs30    时间: 2018-9-25 15:05
最简单的 因为700是12s 你把kv和电压关系算一下 550一起基本都是一样的

作者: 家电    时间: 2018-9-25 15:17
谢绍聪 发表于 2018-9-25 13:09
我觉得更有可能是受制于大齿盘的直径，大齿盘直径对机身结构的影响最大，因此可能是由于机身结构限制了大 ...

大齿盘直径越小，kv值需要的越低。更有利于缩小直升机机身的厚度。我估计这个齿比如此比例是有科学依据的
作者: cst    时间: 2018-9-25 15:29
在尽可能低的经济投入前提下，机身的结构决定了用什么样的设计吧。
作者: 葡萄干面包    时间: 2018-9-25 15:38
家电 发表于 2018-9-25 09:32
假如大桨转速需要设计为3000转。因为kv值和齿比之间是一个反比例关系，那么就有多种方案来达到这 ...

550级以上的直升机很多用的是12S电池，不是6S的
作者: 家电    时间: 2018-9-25 16:21
cst 发表于 2018-9-25 15:29
在尽可能低的经济投入前提下，机身的结构决定了用什么样的设计吧。

估计同一个级别的飞机，电机的kv值应该有一个最佳值,此时效率和扭力兼顾。只是希望在电机领域比较内行的人士来科普一下，这方面的知识。让我们大家在diy的时候有一个参考！
作者: jetair    时间: 2018-9-25 18:39
家电 发表于 2018-9-25 09:32
假如大桨转速需要设计为3000转。因为kv值和齿比之间是一个反比例关系，那么就有多种方案来达到这 ...

关键问题在齿轮系统，不在电机。你想想3.7比1的齿比，要么电机齿设计的大，占空间。要么主齿设计的小，那么同样扭矩主齿受力就大，塑胶主齿容易滑齿。
作者: 家电    时间: 2018-9-25 19:07
jetair 发表于 2018-9-25 18:39
关键问题在齿轮系统，不在电机。你想想3.7比1的齿比，要么电机齿设计的大，占空间。要么主齿设计的小，那 ...

你想如果电机齿轮直径比较大的话，相当于力臂加长了，那么产生的力反而会很小。我觉得这都不是问题的根本，肯定是一个效率和功率的最佳值取舍问题。
作者: greatwall2    时间: 2018-9-25 19:26
家电 发表于 2018-9-25 16:21
估计同一个级别的飞机，电机的kv值应该有一个最佳值,此时效率和扭力兼顾。只是希望在电机领域比较内行的 ...

下次带我姐夫去飞场，让他给你讲。上海交大电机系高材生，某研究所副所长，电机专家
作者: 家电    时间: 2018-9-25 19:34
greatwall2 发表于 2018-9-25 19:26
下次带我姐夫去飞场，让他给你讲。上海交大电机系高材生，某研究所副所长，电机专家

那你要一起当打翻译，否则我怕太高深，公式我听不懂
作者: 小灰侠    时间: 2018-9-25 21:01
我猜应该是因为最初的飞机马达功率小  电池密度小  为了更大的效率  所以采用减速齿  在材料允许的情况下   用尽可能大的齿 让电机发挥最佳的效果   但是考虑到机身不能太大  一是飞行会变形  二是会变重   所以就这么干了 至于大飞机为啥小了  那应该是电机做的越来越好了 不需要那么大的减速比  以上是我猜的
作者: jetair    时间: 2018-9-26 05:37
本帖最后由 jetair 于 2018-9-26 05:52 编辑
家电 发表于 2018-9-25 19:07
你想如果电机齿轮直径比较大的话，相当于力臂加长了，那么产生的力反而会很小。我觉得这都不是问题的根本 ...

       2000kv     14.8:1
       1500kv      11.1:1
       1000kv       7.4:1
        500kv        3.7:1
       上面的几种设计方案感觉电机所需要的扭力都是一样的。

你自己说是一样的么。。。
作者: roland-c    时间: 2018-9-26 10:41
SAB的小火球，主电机直驱
论坛里A24的一架450，同样主电机直驱。

我觉得可能本来方案就有很多种，低KV大转子半径的电机同样可以提供极大的扭矩，但是电机外壳的受力会麻烦。

作者: 塞斯纳驱逐目标    时间: 2018-9-26 11:37
以下个人愚见，欢迎大佬指错

个人认为直升机更需要扭矩，因为同等转速定速条件下，高kv电机补转什么的需要时间，低kv电机扭矩大，改变转速也更快，所以定速表现理论要更好些，体现在飞机上就是相对不容易掉转，动作跟手。

再说下个人的观察，450级的直升机，前几年是2221级别的，往后是2520（这里应该还有机架的限制，450pro等一系下置电机结构也就支持到最大25xx的电机，再大装不下）到了470和380，电机的直径加大到36mm（22系列电机直径28mm），而往上到800级，主流电机大都是直径和长度相差不多的（2221明显很长），而这些看起来比较扁的电机一般都是些低kv电机（符合个人推测）

个人对电机的理解是电机直径变大，扭矩变大的程度要大于转速变大的程度，而长度增加转速增加更快，所以给直升机，我更倾向于用大扭低kv电机
作者: wubisheng    时间: 2018-9-26 11:39
谢绍聪 发表于 2018-9-25 13:09
我觉得更有可能是受制于大齿盘的直径，大齿盘直径对机身结构的影响最大，因此可能是由于机身结构限制了大 ...

貌似有道理，机身尺寸限制了大齿直径。
作者: littlestep    时间: 2018-9-26 19:28
家电 发表于 2018-9-25 09:32
假如大桨转速需要设计为3000转。因为kv值和齿比之间是一个反比例关系，那么就有多种方案来达到这 ...

很簡單, 力量從那裡來?YES.... 就是磁鐵, 無論你多大的電流, 多高的電壓, 磁鐵的大小就固定了可以產生最極限力量多少.
一台3000轉的325~365MM 槳的直機, 機身大小及槳大小已固定, 同時電機大小也在限制中, 還有重量問題
齒比可以更大, 電機轉速高, 扭力會賺回來. 反之, 在低KV 下要求電機無盡的把扭力供上是不可能的
除非電機本身無限加大加重..

作者: 家电    时间: 2018-9-26 22:22
littlestep 发表于 2018-9-26 19:28
很簡單, 力量從那裡來?YES.... 就是磁鐵, 無論你多大的電流, 多高的電壓, 磁鐵的大小就固定了可以產生最 ...

如果是这样的话，那么700级的飞机为什么不把kv值做得很高 ，这样扭力不就上来了吗？
作者: 家电    时间: 2018-9-26 23:37
     查了有关的书籍，是这样说的：相同功率的几种电机，kv值越高也就是转速越高，效率越高。由于电池的密度是受限制的，航模本来就很费电，因此为了提高电机的效率，就尽量提高kv值。
       kv值高了，而大桨的转速却不需要那么高，因此就设计了减速齿轮。理论上讲减速比越大电机KV值就可以设计的越高。但是转速高了，对电机的工艺要求也是有很大的考验。另外，减速比过大设计会更复杂，传动效率会大打折扣，同时也会增大机身的体积。因此，折中考虑一般减速比大概为10:1左右比较合适。
       不同级别飞机对大桨转速的要求也是不同的。450级别，因为齿轮传输的力矩比较小，齿轮可以做的很密集。相同体积下齿轮的T数会更多，因此减速比可以做到11:1。而550以上级别的飞机，对齿轮强度也有很高的要求。因此齿轮的密度会下降，为了顾及到机身的体积，减速比一般会下降到8:1或者7:1。
      小飞机大桨转速高减速比也高，因此kv值可以用的更高。大飞机则恰恰相反，600级以上的飞机供电电压提高一倍，达到50v供电，因此kv值会低至500左右。
       因此直升机对kv值的选定是这样一个顺序：
1根据直升机功率确定供电电压
2根据大桨尺寸确定大桨转速
3根据机身设计体积确定减速比
4有上面三个硬性条件确定电机kv值
      
作者: 小灰侠    时间: 2018-9-26 23:56
家电 发表于 2018-9-26 23:37
查了有关的书籍，是这样说的：相同功率的几种电机，kv值越高也就是转速越高，效率越高。由于电池的密 ...

学习了
作者: littlestep    时间: 2018-9-27 01:15
家电 发表于 2018-9-26 22:22
如果是这样的话，那么700级的飞机为什么不把kv值做得很高 ，这样扭力不就上来了吗？

理論上是, 但太極端就沒意思了, 難度要用200萬轉去降為2350轉的槳速, 那套電調及波箱不是很浪費呀.
還沒算上太高轉的電機本身技術成本及風阻.
一個2520 電機跟一個4530 電機直徑大小及重量差多遠..?

還有700 機是用12S  44.4V , 520KV 很正常
太高KV 太高齒比, 機械上一樣有重量的.還有高磨擦損耗,何必極端哇


作者: 家电    时间: 2018-9-27 07:48
jetair 发表于 2018-9-26 05:37
2000kv     14.8:1
       1500kv      11.1:1
       1000kv       7.4:1

我想表达的是，不同kv值的电机，齿轮（经过减速之后）输出到大桨上面的力量都是一样的。
作者: 家电    时间: 2018-9-27 07:53
littlestep 发表于 2018-9-27 01:15
理論上是, 但太極端就沒意思了, 難度要用200萬轉去降為2350轉的槳速, 那套電調及波箱不是很浪費呀.
還沒 ...

有道理，一直想搞清楚这个问题。
作者: mmyyhh7532    时间: 2018-9-27 08:23
家电 发表于 2018-9-26 23:37
查了有关的书籍，是这样说的：相同功率的几种电机，kv值越高也就是转速越高，效率越高。由于电池的密 ...

专业，专业，赞一个
作者: 家电    时间: 2018-9-27 18:32
cst 发表于 2018-9-25 15:29
在尽可能低的经济投入前提下，机身的结构决定了用什么样的设计吧。

我查阅了一些资料，基本上找到答案了。
作者: hekun0120    时间: 2018-9-27 19:39
家电 发表于 2018-9-25 00:47
那为什么550以上的飞机不把齿比也改成10：1，把KV值变高。这样大桨的转速不还是一样的？

你这 问题很可爱，物理是美术老师教的吧？325桨和380桨安装上，按桨尖算每转的行程那个大？电机是同样功率不同kv转速高扭矩就小，扭矩大转速就低。可以考虑的只能是电机材料性能和制造工艺可以提高一些效率减少耗电。直升机传动会损失一部分动力，只能优化设计减少损失，abs好像有款直驱大齿盘的机。
作者: 家电    时间: 2018-9-27 21:09
hekun0120 发表于 2018-9-27 19:39
你这 问题很可爱，物理是美术老师教的吧？325桨和380桨安装上，按桨尖算每转的行程那个大？电机是同样功 ...

是你没读懂主题，还是我理解错误，我讨论的是电机kv选择的依据是什么？齿轮比利选择的依据是什么？最后我给出了正确的答案，希望你能认真阅读，记忆！
作者: hekun0120    时间: 2018-9-27 21:29
影响效率的因素太多，比如桨的重量，硬度，皮传效率不如轴传，桨重量不一致等等。
作者: 家电    时间: 2018-9-27 21:42
hekun0120 发表于 2018-9-27 21:29
影响效率的因素太多，比如桨的重量，硬度，皮传效率不如轴传，桨重量不一致等等。

这里是抛开其它因素，谈的是kv值和齿轮减速比例选择的利理论依据是什么？
作者: 家电    时间: 2018-9-28 23:07
技术贴必须头条
作者: hekun0120    时间: 2018-9-30 20:33
家电 发表于 2018-9-27 21:42
这里是抛开其它因素，谈的是kv值和齿轮减速比例选择的利理论依据是什么？

电机扭矩问题，你用新西达感觉提转慢还发热大，换花牌可能提速快还发热小一些，因为电机扭矩不一样。你用着，悬停一块电，看看是不是温的，如果不能手摸就电机齿少一齿。
作者: helicopter007    时间: 2022-5-8 22:18
跟着楼主的思路，把几个比较熟悉的飞机的转速结合马达KV值计算了下，如果想得到2150转的定速的话，700V1实际通过好盈200A定速设定和魔镜观察下油门定在93%，跟理论用KV值计算出来的结果基本一致，第二台V1是我想更换电机齿和奥地利电机，计算得到更换后定速油门应该在83%，亚拓700X用同样方式计算得到油门83.5%，这个模友们看看跟你们实际设定的一样吗？

这个想说明其实用KV值计算得到的定速其实挺准的，另外要得到比较好的定速效果（定速指在80%-85%），需要合理搭配齿比
作者: helicopter007    时间: 2022-5-8 22:19
右下角图片被mark挡住了，将就看吧，有问题及时提出，一起探讨
作者: 黑炭RC    时间: 2022-5-9 00:40
helicopter007 发表于 2022-5-8 22:18
跟着楼主的思路，把几个比较熟悉的飞机的转速结合马达KV值计算了下，如果想得到2150转的定速的话，700V1实 ...

那么问题来了 高kv搭配小电机齿 还是按原厂的齿 电机参数设置 再效率上咋样
作者: kiki_sdj    时间: 2022-5-9 10:56
亚拓的基本不用考虑，官方非常好已经给出了几种配置方案。对于其他厂家的飞机就看你需要什么飞行转速，再考虑如何配置多少KV的电机与马达齿。
作者: Flameout    时间: 2022-5-9 15:54
电机kv和绕线匝数有关，高kv要减少匝数，为了满槽率就要多股或者单股粗线，可能对机器绕线有点影响
我现在X360用重新绕成1600kv的2620马达+13T齿轮，飞起来和别人的1800kv+11T差不多，好像没什么大区别



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