１セルブラシレスモーターの推力と重量の比較

前回のベンチテストで、１セルブラシレスモーターの出力パワーを左右するパーツ（ステーター、コイル、磁石）を変えてテストしました。
その結果、パワーの大きいパーツ構成と、軽量なパーツ構成がでてきました。そこで、この２つのパーツ構成で、モーターユニット（プロペラ込み）を製作し、比較してみました。


ケース１：パワーの大きいパーツ構成のブラシレスモーター　　重量：13.8g
プロペラ：GWS6030 ステーター厚み：3.5mm　コイル　線径：φ0.4mm　　巻き数：12 磁石5x5x1
電圧：3.70V 電流：2.00A 回転数：6200r.p.m 静止推力：54.0g トルク：41.0gcm テストバッテリー：Kokam Li-Poly 340mAh　１セル

ケース２：軽量なパーツ構成のブラシレスモーター　　重量：8.7g
プロペラ：GWS5030 ステーター厚み：1.5mm　コイル　線径：φ0.26mm　　巻き数：24 磁石φ3x1
電圧：3.77V 電流：1.58A 回転数：6400r.p.m 静止推力：36.0g トルク：26.0gcm テストバッテリー：Kokam Li-Poly 340mAh　１セル

ケース１は、静止推力：54.0gと１セルモーターとしては魅力的な推力を出しています。
しかし、ケース２と重量を比べると5.1gも重くなっています。もし、ケース２のブラシレスモーターを２セル仕様に改造した場合、バッテリー（E-Tec Li-Poly 250mAh 重量：5.5g）が１セル分多くても重量はほとんどかわらなくて、多分出力はもっと大きくなるでしょう。
ですから、ケース１は「1セルで使うには重た過ぎる」ということになります。
次に、ケース２のモーターと今まで、インドアRCで使ってきたモーターと比較してみます。
E-Chaegersモーターユニット　減速比 2.67:1 　重量：7.1g
プロペラ：メーカーオリジナル　　GWS３０３０相当
電圧：3.39V 電流：1.16A 回転数：8000r.p.m 静止推力：17.7g トルク：17.0gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　１セル

このモーターは米国のSpin Master Inc.で売っていた「E-Chaegers」と言うフリーフライト飛行機に積まれていたモーターユニットで、マブチのM-20のモーター（製造元はマブチ香港）が使われています。
このモーターユニットを使っている飛行機のほとんどはケース２のモーターユニットに置き換え可能と思われる。E-Chaegersではパワーが足りない飛行機には最適です。
ただし、E-Chaegersは電流が小さいので、バッテリーが1サイズ小さいKokam Li-Poly 140mAh(重量：4g)使用可能で、モーターユニット重量の差も含むと3gから4gほど重くなります。軽量な飛行機に搭載する場合は、ケース２のモーターをさらに軽量化（パワーは落ちても良い）する必要があると思われます。
M-20モーター（マブチのM-20と同じサイズのモーター）は、E-Chaegersに搭載されているLV(低電圧)仕様の他にHV（高電圧）仕様があります。
M-20HVモーターユニット 減速比 4.2:1 　重量：8.0g
プロペラ：GWS5030
電圧：6.85V 電流：0.93A 回転数：7000r.p.m 静止推力：38.6g トルク：22.8gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

このモーターは秋葉原のジャンクショップで入手したものです。
このモーターユニットは電流が小さいので、バッテリーKokam Li-Poly 140mAh(重量：4g)を２セルで普段使っています。
ケース２のモーターそのものですと、重量はやや軽く（1.8g）推力はやや小さめと言うことになります。
そのままでも、ケース２のモーターユニットに置き換え可能ですが、磁石、コイルを高出力用に変更すれば、推力の面でも問題がなくなるでしょう。また、ケース２のモーターを２セル仕様に改造すれば、重量が同じで、よりパワフルなモーターユニットになると思います。
この他にも、過去に２セルで使用したモーターユニットがあります。
これらのモーターは推力が大きいので、１セルブラシレスモーターでは代用できません。
しかし、ケース１、ケース２のモーターを２セル仕様に改造すれば、重量が軽くて、よりパワフルなブラシレスモーターとなり、これらのモーターユニットの代用ができると思われます。
N-20HVモーターユニット 減速比 3:1 　重量：10.1g
プロペラ：GWS5030
電圧：7.25V 電流：0.88A 回転数：7000r.p.m 静止推力：43.5g トルク：22.7gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

このモーターはGWSのスケール飛行機「ステルスB2」に付いてきたモーターで、マブチのN-20と同じサイズのモーターです。このモーターはHV仕様ですが、この他にもLV仕様が「N20AB」と言う名前で売られています。
キーエンス ジャイロソーサー用 モーターユニット　減速比 5.4:1 　重量：11.8g　
プロペラ：WES 16x12cm GWS6050相当
電圧：6.81V 電流：1.87A 回転数：未測定 静止推力：77.0g トルク：未測定 テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

GWS EDPS-50XC 減速比 1:1 　重量：18.9g　
プロペラ：GWS4025
電圧：6.38V 電流：2.57A 回転数：13000r.p.m 静止推力：79.0g トルク：46.0gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

DC5-2.4 減速比 8:1 　重量：17.3g　
プロペラ：WES 28X12cm GWS1150相当
電圧：7.56V 電流：1.19A 回転数：2400r.p.m 静止推力：90.0g トルク：145.0gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

DC6-8.5 減速比 6:1 　重量：24.9g　
プロペラ：WES 28X12cm GWS1150相当
電圧：7.2V 電流：1.73A 回転数：2900r.p.m 静止推力：122.0g トルク：294.4gcm テストバッテリー：携帯電話 Li-Ion 550mAh　2セル

GWSプロペラ 購入

エアクラフトからGWSプロペラを入手しました。


商品合計: ￥1,570
送料: ￥600
消費税: ￥79
合計: ￥2,249
オーダーリスト
GW-EP03020-2P | ｽﾛｰﾌﾗｲペラ 3.0x2.0” 82x50mm（２セット）
数量 : 1
価格 : ￥200
GW-EP03030DD-2P | HYPER DRIVE 3.0x3.0 82x76mm 1.5mm Hole, 2-PACK!
数量 : 1
価格 : ￥200
GW-EP05030-2P | ｽﾛｰﾌﾗｲペラ 5.0x3.0” 127X76mm（２セット）
数量 : 1
価格 : ￥228
GW-EP05043-2P | ｽﾛｰﾌﾗｲペラ 5.0x4.3” 125x110mm（２セット）
数量 : 1
価格 : ￥228
GW-EP06030DD-2P | ｽﾛｰﾌﾗｲペラ 6.0x3.0 152x76mm(２セット)
数量 : 1
価格 : ￥238
GW-EP06050-2P | スローフライペラ 6.0x5.0” （２セット）
数量 : 1
価格 : ￥238
GW-EP07035DD-2P | HYPER DRIVE 7.0x3.5 178x89mm 3mm Hole - 2-PACK!
数量 : 1
価格 : ￥238

ブラシレスモーター ベンチテスト３

自作ブラシレスクラブ（鳥居さん）のブラシレスモーターパーツを使って作成したモーターのベンチテストがやりやすいように、ベンチテスト用のモーターを作成しました。


現在、私のブラシレスモーターは2mmのカーボンロッドをステーター側に固定し、2mmベアリングが入ったプロペラセーバー兼軸受けをカン側に取り付ける方式にしています。
ちなみに、このモーターは、「ステーター厚み：3.5mm　コイル　線径：φ0.4mm　巻き数：12 磁石φ3x1」です
このモーターそのものでベンチテストする場合、磁石を取り替えるのに、カンとプロペラセーバーを取り付けているビスを外して、別の磁石が付いたカンを取り付けなければなりません。しかも、その時センターを出す調整が必要になります。
そこで、鳥居さんのベルを改造して、カンを六角レンチで取り外せる方式としました。これで、ステーターも、カンも調整なしで取り外しができるようになります。このモーターでも飛行は可能ですが、ベル分の重量（3.3g）がモーター重量に加わることになります。
今回のテスト目的
1セルブラシレスモーターで、最大電流２Aの範囲でなるべく大きな静止推力のモーターを作成する。
軽量化は特に意識しない。
テスト条件
プロペラ：GWS6030
アンプ：YGE4BL
バッテリー：Kokam Li-Poly 340mAh　１セル
変更したブラスレスモーターのパーツ
ステーターの厚み：1.5mm,3.0mm,3.5mm
コイル線径：0.3mm,0.35mm,0.4mm,0.5mm
コイルの巻き数：12,18,21,24,29,30
��．ステーターの厚みによる影響
まず、栗田さんのテストしていたステーター4枚（厚み1.5mm）、磁石φ4x1で、電流が２Aになるように、コイル巻き数を調整してみる。
結果
　ステーター厚み：1.5mm　コイル　線径：φ0.35mm　　巻き数：24 磁石φ4x1 ステーター、コイル、磁石の合計重量：5.4g
　電圧：3.68V 電流：1.91A 回転数：5400r.p.m 静止推力：43.0g トルク：29.0gcm
次に、同じ巻き数で、ステーターの厚みを厚くしてみる。今回は旧ステーター(厚み3.0mm)が残っていたのでそれを使いました。
結果
　ステーター厚み：3.0mm　コイル　線径：φ0.35mm　　巻き数：24 磁石φ4x1 ステーター、コイル、磁石の合計重量：6.9g
　電圧：3.93V 電流：1.27A 回転数：5700r.p.m 静止推力：46.5g トルク：31.0gcm
この結果から、この条件ではステーターの厚みはより厚くした方が静止推力が大きくなる可能性が大きいので、ステーターは鳥居さん純正のステーターで以降のテストを行なうことにする。
��．磁石を鳥居さん純正の5x5x1にして、電流が２Aになるように、コイル巻き数を調整してみる。
アンプがYGE4BLの場合、磁石の磁力が大きいと始動に失敗することがあります。しかし、ステーターを削って、磁石とのクリアランスを大きくすれば、問題なく始動することがわかりました。クリアランスを大きくするとモーターの効率は落ちているはずですが、実験してみると、さほど大きな差（私の実験装置では差がでない）がないことがわかりました。
結果
　ステーター厚み：3.5mm　コイル　線径：φ0.4mm　　巻き数：12 磁石5x5x1 ステーター、コイル、磁石の合計重量：8.1g
　電圧：3.70V 電流：2.00A 回転数：6200r.p.m 静止推力：54.0g トルク：41.0gcm
巻き数が１２なので、コイルはφ0.5mmまで、巻くことが可能です。ですから、線径をφ0.5mmにしてテストしてみたのですが、バッテリーの電圧降下が大きくて、推力は小さい結果に終わりました。
今後は、バッテリーをターゲットであるE-Tec Li-Poly 250mAhに変えてテストし、推力だけでなく、モーター重量、ランタイムなども意識したバランスの良いモーターをチョイスして行こうと考えています。

１セル用ブラシレスモーターパーツ 追加購入2

自作ブラシレスクラブ（鳥居さん）から１セル用ブラシレスモーターパーツをさらに追加購入しました。


今回も手渡しで受け取りました。ただし、「巻線（シングル巻）０．４５ｍｍ」は在庫がなかったので、後日郵送になっています。
購入パーツリスト
新ステイター　　　５個
新ステイター用プロテクター　　５セット
巻線（シングル巻）０．４５ｍｍ　２セット
巻線（シングル巻）０．５ｍｍ　２セット
合計　　　￥１１００

１セル用ブラシレスモーターパーツ 追加購入

自作ブラシレスクラブ（鳥居さん）から１セル用ブラシレスモーターパーツを追加購入しました。
今回は新宿に行く用事があったので、鳥居さんの事務所にお邪魔して、手渡ししてもらいました。
鳥居さんの外見から受ける印象そのもので、フランクに色々話をしていただけました。
とても参考になり感謝してます。


私が疑問に思っていることを、どんどん投げかけても、ニコニコしながら答えてくれました。
鳥居さんの答えてくれた内容を私なりに解釈して、以下に書きます。
��．ファンフライに必要な推力重量比はどのくらいかと、色々な人に尋ねると、人によって１．２ぐらいと言うひとから２ぐらい無ければダメと言う人までいて、今一イメージが掴めないのですが、鳥居さんのイメージを聞かせてください。
鳥居さん：これには色々な要素が絡んでいます。まず、過激に飛ばしたい人（低空水平飛行していて直角に上昇して高度を取るなど）と、おとなしく飛ばす人（徐々にエレベーターをアップにしていって、ホバリング飛行に入る）では、必要とするパワーが違います。次に、屋外で飛ばす場合、風の乱れに対応しなければならないので、余分にパワーが必要になります。さらに、この事象を複雑化させていることは、バッテリー満充電のベンチテストデーターで言っている人と実際に飛行させている状態を言っている人で、言っているパワーはかなり違ってきます。
鳥居さんの持っているイメージは屋内で、実際に飛行させている状態での推力重量比は１．２あれば問題なくファンフライできると言うことです。ちなみに、鳥居さんはおとなしく飛ばす人だそうです。
��．ファンフライ入門には大きな飛行機が好ましいと聞きますが、鳥居さんのイメージを聞かせてください。
鳥居さん：飛ばしやすいファンフライは、まず推力重量比が適切であるかが最も重要です。
インドア飛行を前提にしますが、「1.」でも言ったように、飛行している状態で推力重量比が１．２ぐらいであればスパン600mmぐらいでも飛ばすのがさほど難しくありません。勿論、普通の飛行機を飛ばせる人が前提です。当然、大きい飛行機の方がふらつきは少なくて飛ばしやすいけれども、その分広い場所がなければNGです。屋外だと、風の乱れがあるので、推力重量比も大きくなければいけないし、スパンも大きくないと飛ばしずらくなります。
��．ファンフライ飛行での操縦と、普通の飛行機の操縦の違いを教えてください。
鳥居さん：ファンフライはラダーを多用することです。ホバリング時は、エレベーターとラダーを同じように使って姿勢を維持しなければなりません。ですから、ラダーは必須になります。通常のエルロン機の場合、ラダーは何も操舵しなくても飛行可能です。しかし、ファンフライはホバリングと通常飛行の中間状態もあるのでその状態でもラダーは操舵しています。従って、ファンフライで通常飛行している時でもラダーは多用するようになるのです。
鳥居さんは、エルロンエレベーター機をひさしぶりに飛ばした時、無意識にラダーを操舵していて、何も姿勢変化しなくて慌てた経験があるそうです。
購入パーツリスト
新ステイター　　　３個
新ステイター用プロテクター　　３セット
巻線（シングル巻）０．４ｍｍ　３セット
合計　　　￥６００

東急ハンズ パーツ入手

新宿に行く用事があったので、東急ハンズでパーツを入手しました。


以前、新宿の東急ハンズは品揃えが私のニーズに合っていました。しかし、方針が変わったのか、品物の種類が変わって欲しいものが手に入らなくなりました。
結局、渋谷の東急ハンズまで行くことになりました。
入手リスト
塩ビパイプφ1.5-2mm　126円
丸やすり　　φ2mm　　　　819円
ハンドリーマー　5mm　　1659円
収縮チューブ　φ4mm　　　220円
　　　　　　　　　　　合計　　　2824円

ブラシレスモーター用 磁石入手2

ブラシレスモーター用の磁石入手を入手しました。
今回はNeoMagから購入しました。共同購入で、栗田さんに購入していただきました。