低成本实现大功率F3A单浆减速组

小解

先放验证阶段的成品图：
在大学期间搞限距载重设计时，曾经有一个设计方向是使用双电机齿轮减速，那时候齿轮配件的价格和维护成本都很高，装配间隙要求较高。我就设计了一套双电机皮带减速组，两个穿越机电机经过大概1/6.5的减速，驱动20寸浆，提供5公斤拉力，不过那时候已经接近毕业，不再主要负责竞赛方面的工作，后期使用的仍然是更早前设计的盘式电机直驱。但是我还是一直想设计一套更加可靠，高效，高功率的减速组。最近工作有暇，重新整理了一下，看到双天以及OS和德国某品牌出品的电机减速方案，正好手边有颗闲置的亚拓750MX电机，于是照猫画虎，设计了一套 功率3kw，减速比例1:5，驱动27寸桨的减速组.


设计图简单看一下，不是机械专业的，我画图就是自己看懂就行：



材料准备好：


安装过程拍了视频，以下是截图：


















最后的重量还没称，大皮带轮没有镂空还是很重的，有一些减重比较好的皮带轮比如SAB goblin直升机的主皮带轮，价格都去到290块一个了，非定制的标准皮带轮大概是20元。而且SAB齿数约是55T，达不到我需要的减速比。目前安装板使用的还是2mm椴木叠加胶合的木板，等确认皮带间隙以后会定制4mm碳纤维。

最终实现的整个减速组的成本真的非常的低廉下面总结一下：


不含电机和桨成本75元，含电机和桨成本800块

再来看看德国精准的工业制造产物的价格：


当然一份价钱一分货，F3A是一项高水平的竞技运动，追求的就是极致，我本身是不玩F3A的，只是刚好做到这个，我是打算用在3m-4m级别的像真机上，减少油机的成本。在穷玩的路上砥砺前行。

最后欣赏 他山之玉 吧：
德国某品牌的：

双天的共轴：

OS的共轴：


其他：

pxd0916

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Wou

是那个学校航模队的

小解

Wou 发表于 2023-4-25 21:32
是那个学校航模队的

安徽大学，已经毕业两年了

Wou

小解 发表于 2023-4-26 10:05
安徽大学，已经毕业两年了

好的谢谢

顶风飞不动

好奇问楼主是怎么算出来是能带27桨的呢

tangyi112

不错不错，这个点赞一下。

wdmcp

听说推力轴承不能用在高转速吧？一般直升机也就用深沟球轴承就可以了。

小解

顶风飞不动 发表于 2023-4-27 10:02
好奇问楼主是怎么算出来是能带27桨的呢

因为我现在手里正好有27的桨，哈哈哈，这只是一部分原因。我是穷玩吗，要根据现有设备计算。首先有两个参数是定下来的，电机的功率和螺旋桨尺寸。我平时用螺旋桨拉力计算器算转速和功率关系。BL750MX 570KV电机的参数如下：●輸入電壓:12S ●電流:100A/165A(5sec) ●輸出功率:4400W/7260W(5sec) ●KV值:530KV ●矽鋼片尺寸:4236

持续功率4400W，最大功率7260W，同步带的传动效率很高0.96-0.98之间，自己做的比较粗糙，算低一点，加上热损耗，桨上功率算0.85的话就是 持续：4400*0.85 = 3740W 峰值：7260*0.85 = 6170W
根据功率计算螺旋桨的转速：
这里主要参考的是输出功率，需用功率这一栏应该是适用于直驱电机，应该是包含热功率损耗和滑流损耗。这里的输出功率的计算方式我不太清楚，一般来说直升机电机压榨一些功率也很正常。那么定下转速基本上在5000转左右。
接下来根据电机转速计算减速比：
电机KV值570，使用12S电池，那么空载情况下转速应该是570KV*12S*4.2V = 28728转，28000/5000约等于5.7。实际使用时电池会有压降，满载一般来说单节压降在0.3V左右，那就是570KV*12S*3.9V = 26676转，26600/5000约等于5.3。
并且根据实际情况来看，3M标准件能找到最小的齿是12齿左右，那么减速比1/5需要的大同步轮为60齿，在尺寸和 重量上我都能接受。于是最终确定这样一套动力方案。

以上的计算都是偏保守的计算，如果不计算损耗，直接用电机峰值功率计算，那么螺旋桨转速在5700转，计算器数值会失真，可以搭配28寸桨，输出6kw功率，提供24kg拉力。


能驱动多大的桨主要还是看电机，以前搞竞赛，有些学校的天蝎星标称550W的2221电机可以压榨到1kw左右。

vincent722

真赞，不知道有没有成品卖，我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机，15年前自己用B2040 内转马达做了370减速组飞2米翼展的KT扳机在公园试飞，真是无知者无畏，当时的想法就是让飞机飞起来，至于控制舵面都还不会，后来还是靠本地的老师傅做的KT330学会飞固定翼的，前后飞了五六台，上树的都两三台，在20几米高的树上挂着，印象深刻，现在空间小，我都是玩小F3P，前几年定做了几百套1103~1106无刷减速组，对减速组有特别的情怀在

明天会更好O

vincent722 发表于 2023-5-4 12:47
真赞，不知道有没有成品卖，我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机，15年前自己用B2040 内转马达做了减速 ...

跟你有一样的想法，对减速组有一定的情怀。再就是这样的设计可以给大点的像真机，不用特意买专用电机了，有些闲置的电机也能派上用场了

vincent722

真赞，不知道有没有成品卖，我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机，15年前自己用B2040 内转马达做了370减速组飞2米翼展的KT扳机在公园试飞，真是无知者无畏，当时的想法就是让飞机飞起来，至于控制舵面都还不会，后来还是靠本地的老师傅做的KT330学会飞固定翼的，前后飞了五六台，上树的都两三台，在20几米高的树上挂着，印象深刻，现在空间小，我都是玩小F3P，前几年定做了几百套1103~1106无刷减速组，对减速组有特别的情怀在

feimengpj

赞，小马拉大车的低成本方案，航模这东西就是这样其实成本就那样，价格都虚高，自己动手丰衣足食。

小解

vincent722 发表于 2023-5-5 15:32
真赞，不知道有没有成品卖，我刚好还有两个12S的亚拓600和700MX电机，15年前自己用B2040 内转马达做了370减 ...

你也很强。目前没有成品卖，等碳板测试ok了，我可以把图纸公开出来，本身没有什么特别难的技术，就是标准件攒一攒

vincent722

小解 发表于 2023-5-8 11:37
你也很强。目前没有成品卖，等碳板测试ok了，我可以把图纸公开出来，本身没有什么特别难的技术，就是标准 ...

还没飞过2米翼展的F3P，看来这个减速组做成了有希望，先攒技术，等退休后总有机会的，现在在城里屋子太小放不下暂时玩玩mini型的F3P，8克的无刷减速组飞100克的克80翼展翼展机子

stylecheng

盘式电机这个错误的叫法我记得源自于某电子论坛的四轴diy项目

小解

stylecheng 发表于 2023-5-15 14:07
盘式电机这个错误的叫法我记得源自于某电子论坛的四轴diy项目

哈哈，我也忘记什么时候叫盘式电机的，可能是上学的时候跟学长学的，这个标准叫法不知道是什么

斯芬克斯

问一下，有个地方我不懂，我玩的都是直驱的，减速组看见最多的应用地方就是玩具空心杯四轴上面的减速组。
通过减速组可以带动更大的桨，从而提升桨效率吗？

减速组用更大的桨意味着转速比直驱会更低转速。
想达到特定转速就肯定要提高电池电压。

想问的就是，相同型号的电机，直驱 和 有减速组的方式，相同电压下哪个拉力更大？
通过减速组的转化，更高的电压下，是否可再进一步压榨电机的动力？

hugemansong

斯芬克斯 发表于 2023-5-18 20:12
问一下，有个地方我不懂，我玩的都是直驱的，减速组看见最多的应用地方就是玩具空心杯四轴上面的减速组。
...

一般的规律，kv低的电机线径细，圈数多，阻值大，电流就跑不上去，发热大。

譬如，
1个2000kv的1306。
1个6000kv的1306用齿轮3倍减速后也是2000kv。
前者会明显干不过后者。
不过目前的飞机一般都是动力过剩。也就没减速组什么事情了。

stylecheng

小解 发表于 2023-5-15 17:34
哈哈，我也忘记什么时候叫盘式电机的，可能是上学的时候跟学长学的，这个标准叫法不知道是什么

盘式电机一般指轴向磁通永磁电机，航模上用的，像穿越机电机和750mx这些都是径向磁通的。
盘式电机可以做得很薄，但很薄的电机不一定就是盘式电机。
我印象中最开始是10年左右四轴刚兴起的时候，在那个有争议的阿X电子论坛（坛主很多争议，坛友还是很多牛逼人士），
某大神发了个MK四轴的DIY教程，那教程里面把薄一点的径向磁通的BLDC错叫成盘式电机了。
以至于那些年很多diy四轴的玩家都使用盘式电机去称呼薄一点的径向磁通的BLDC。
至于你说的盘式电机，我没看到，我觉得也就是薄一点的径向磁通的BLDC吧。
航模圈以前很多有意思的故事。比如马刀桨这个名称源自曾经的模型X国某网友抄袭国外diy的弯刀桨擅自改名叫马刀桨等等。
不过都已经是历史了。

下图出处：http://it.sohu.com/a/539445002_121124214 侵删。
左边轴向磁通，右边径向磁通