Welke motor kies je voor drone racing / freestyle

Hier leggen wij eerst de basics uit van een drone race cq quadcopter motor: de constructie, ontwerpkenmerken en andere factoren die de performance van een motor en efficiency bepalen. Uiteindelijk kan dit je helpen de juiste motor te kiezen voor je race of freestyle drone / quad.

Helaas ontkomen wij er niet aan om veel Engelse termen te gebruiken daar dit qua begrippen zo’n beetje de standaard is.

Waar begin je bij het kiezen van motoren voor je race drone / quad.

Als je nieuw bent in Fpv of drone racen dan is het van belang dat je weet dat je begrijpt wat de verhouding is tussen thrust (stuw vermogen) en het gewicht van je race drone / quad.

Frame afmeting

Ten eerste moet je de afmeting van het frame weten daar dit uiteindelijk bepaald welke propellers en motoren geschikt zijn voor je race drone. Vroeger (2 jaar terug..) werden deze in mm weergeven. Bijvoorbeeld 250mm dit was dan de afstand tussen de motoren. Dit was vrij eenvoudig daar vrijwel alle frames een X waren. Echter met de komst van stretched X en alle andere varianten was deze methode niet meer hanteerbaar. Nu praten we over 3 inch of bijvoorbeeld 5 inch frame. Dit zijn de propeller afmetingen die erop passen. Het meest gebruike frame is het 5 inch frame.

Totaal gewicht van je race drone / quad

Op basis van alle onderdelen kun je een schatting maken van het totaal gewicht van je race quad. Dit bestaat uit het frame, de motoren, esc’s, flight controller, vtx, antenne, camera, propellers en eventueel een pdb. Ook kun je nog eens 10-20gr rekenen voor bedrading, zip ties etc. Vaak als we praten over het gewicht van een race quad dan doen we dit zonder de lipo.

Thrust to weight ratio

De basis regel is dat je min 2x zoveel thrust moet leveren als het gewicht van je race drone. Let wel dit is de absolute ondergrens zodat je stabiel en gecontroleerd kunt vliegen.

Voorbeeld.

Stel je race quad weegt 500gram (inclusief lipo) dan moet je min 1kg thrust leveren met al je motoren oftewel 250gr per motor. Bij motoren zie je dan ook vaak in gram weergegeven wat de maximale thrust bij een bepaald type propeller en lipo (4s of 6s).

Wil je een race drone bouwen dan moet de thrust to weight ratio veel hoger liggen. Momenteel worden er race drones gebouwd waar de ratio 13:1 is. Thans iworden er ultra lichte race drones gebouwd met enorm veel vermogen. Uiteraard kleven hier ook weer nadelen aan maar dat is ander onderwerp. Let wel, als je ratio te hoog is dan zal het steeds moeilijker worden om je race te kunnen controleren. Ga je freestyle dan is gewicht minder belangrijk maar je zou wel een ratio van min 5:1 moeten aanhouden.

Motor afmetingen uitgelegd

De afmeting van een brushless motor voor drone racing wordt vaak aangeduid met 4 cijfers – AABB. AA is de Stator Width (zie afbeelding) en BB is de Stator Height, beide worden in mm gemeten.

What is brushless motor stator? – A stator is the stationary part of the motor, this has ‘poles’, which are wrapped around by copper wires (windings). The ‘poles’ are made of many layers of thin metal plate that is laminated together with a very thin insulation layer in between.

  • Een hogere Stator betekent meer vermogen bij een hogere RPM
  • Een bredere Stator betekent meer torque bij lagere RPM

Thans zijn de meest voorkomende Stator afmetingen voor 5″ propellers 2204, 2205, 2206, 2207, 2305, 2306, 2307 en 2407.

Hoger Stator vs brede Stator

Een hogere Stator heeft een grotere “area surface” en kan meer door een magnetisch veld snijden. Het grotere oppervlakte helpt ook bij het beter verdelen van de hitte. Motoren met een hogere Stator zijn krachtiger en hebben een hogere RPM.

Motoren met een bredere Stator hebben een groter volume ijzer en koper in de Stator, daardoor hebben ze meer torque en zijn ze efficiënter (lees verbruiken minder stroom en dus wat langere vliegduur).

KV

KV is de snelheid constante en laat zich vertalen in het aantal 1000 RPM (rotatiom per minute) per volt. Het is een belangrijke parameter bij brushless motoren, het geeft (theoretisch) de toename aan in RPM als het voltage omhoog gaat (zonder propellers). Bij voorbeeld een 2300kv motor met een 3S lipo zal met 28980 RPM draaien (12,6×2300) zonder propellers. Echter is dit een schatting gedaan door de fabrikant. Vaak blijken motoren in de praktijk af te wijken van het opgegeven KV.

Als je een hoge KV motor voorziet van van een grote agressieve propeller (lees  ook ons onderwerp hierover) dan zal de motor proberen deze net zo snel te draaien als een kleinere lichtere propeller, echter dit vergt meer torque. Als deze dan probeert de gevraagde torque te leveren zal dit meer mAh vragen en zal de motor derhalve meer hitte produceren.  Dit kan uiteindelijk lijden tot oververhitting en het doorbranden van je motor tot gevolg hebben. De coating op de spoel zal smelten en daardoor ontstaat er kortsluiting in de motor.

In de basis zal een zware race drone / quad worden voorzien van medium tot lage KV motoren en een lichtere race drone quad met hoge KV motoren.

Motoren met een hoge torque zijn in staat om sneller te reageren op wisselingen in RPM en hebben een snellere response tijd. Motoren met een lagere torque zijn vaak “smoother” en “softer”. De keuze hangt af van je vliegstijl, persoonlijke voorkeur en een hogere torque motor is niet altijd beter.

Tegenwoordig ondervinden piloten steeds meer oscillaties die uiteindelijk zijn terug te voeren op motoren met een hoge torque en veel vermogen. Die zijn vaak erg krachtig en moeilijk te elimineren. Soms kan het volstaan om je flight controller te “Soft mounten” maar vaak ook niet en daarom is het soms verstandig om weg te blijven van deze extreen krachtige motoren.

Hoe kies je je motor?

In de basis is dit de volgorde Frame afmeting > propeller grote > type motor

Als je weet met welk frame je wilt gaan vliegen dan kan je inschatten welke motor daar bij past. Het frame bepaald welke propellers je kunt gebruiken en elke verschillende propeller stelt andere eisen aan de gevraagde RPM om efficiënt thrust te kunnen leveren en hier komt de KV om de hoek kijken.

Je moet ook veiligstellen dat je motor voldoende torque leveren om jouw gekozen propeller voldoende te kunnen draaien, hier komt dan de Stator afmeting om de hoek kijken. Een grotere Stator en hogere KV trekt meer mAh.

Hieronder in de tabel zijn algemene richtlijnen opgenomen. Je ziet steeds meer dat piloten hiervan afwijken.

Frame Afmeting Prop Motor KV
150mm or smaller 3″ or smaller 1105 -1306 of kleiner 3000KV or hoger
180mm 4″ 1806 2600KV – 3000KV
210mm 5″ 2204-2208, 2306 2300KV-2600KV
250mm 6″ 2204-2208, 2306 2000KV-2300KV

Open bodem vs gesloten bodem

Tegenwoordig komen steeds meer motoren met een open bodem op de markt. Echter er kleven zowel voor- als nadelen aan beiden. Een gesloten bodem betekent een sterkere basis, open bodem bespaart gewicht van ongeveer 2 gram.

Gesloten bodem is veel beter beschermd tegen vuil maar open bodem is weer makkelijker te reinigen. Bij een gesloten bodem maken veel beginners de fout te lange schroeven te gebruiken met als gevolg dat deze aanloopt en kortsluiting veroorzaakt. Bij een open bodem kun je precies tot hoever je schroef kan. Daarnaast biedt de gesloten bodem een betere bescherming tegen een crash. Kortom beiden hebben zo hun voor als nadelen.

Onze keuze voor 5 inch frame

Freestyle
Rotor Riot Hype Train 2306 2450kv

Door velen toch gezien als de beste freestyle motor. Ook wij vliegen met deze motor en deze motor is efficiënt en levert voldoende vermogen.

Drone Racing
Lumenier POPO® Quick Swap MX2206-9 2450KV

Ondanks alle ontwikkelingen vinden wij dit nog steeds 1 van de beste drone race motor. 1 van de snelste piloten ter wereld vliegt nog steeds met de originele MX2206 op 4S. Deze nieuwe versie met open bodem is nog iets lichter en beschikt over het het revolutionaire snelwissel systeem POPO (pop on pop off).

T-Motor F40 PRO II – 2600KV 

Deze motor is speciaal ontwikkeld voor het drone racen. Let wel dat je race drone / quad niet te zwaar is en je over een hele goede accu beschikt want deze motor vraagt wel het e.e.a. van je lipo.

Allround
Lumenier 2207-7 2700KV JohnnyFPV

Ondanks dat deze motor zeker niet de lichtste is is dit wel een perfecte allrounder. Uitermate geschikt om te freestylen maar zeker ook om te racen. Het wat zwaardere gewicht compenseert hij met een wat hogere KV.