ドローンモーター計算機
飛行時の総重量、モーター数、目標推力重量比から各モーターの必要推力を求め、マルチコプターのモーター選定に役立てます。
モーターの必要推力を計算
モーターとプロペラの組み合わせごとに必要な最低静止推力を推定します。
ドローンのモーター選定と必要推力について
マルチコプターには、飛行時の総重量を支えるだけでなく、上昇、加速、外乱補正に必要な制御余力を残せる総推力が必要です。そのため、モーター選定は飛行総重量の把握から始まります。フレーム、モーター、プロペラ、ESC、フライトコントローラー、配線、バッテリー、脚、カメラ、ペイロード、離陸するすべての締結部品を含めます。この重量に目標推力重量比を掛けると必要な総静止推力になり、モーター数で割ると各モーターとプロペラの目標推力が得られます。
2:1の比率は、推進系が理論上、機体重量の2倍に相当する最大静止推力を出せることを意味します。理想条件では、ほぼ半分のスロットルでホバリングできます。空撮や長時間飛行向けの機体は適度な余力を持たせることが多く、機敏なフリースタイル機やレース機では、かなり高い比率を目指す場合があります。重量物運搬用にも余裕は必要ですが、目立つ比率の数値より、効率、構造荷重、電池性能、運用上の安全性が重要になることもあります。適切な比率は用途によって異なり、部品や機体の指針に従う必要があります。
結果は必要推力であり、特定のモーター型番を推奨するものではありません。モーターの性能はKV値、供給電圧、プロペラの直径とピッチ、空気密度、ESCの進角、冷却条件に左右されます。予定する電池電圧とプロペラで測定されたメーカーまたは独立した推力試験データを使ってください。候補が計算上の推力を満たし、モーター、ESC、コネクター、電池の定格電流を超えないことを確認します。試験表の絶対的な上限で設計せず、熱と電気の両面で余裕を確保してください。
飛行総重量は現実的かつ安全側に見積もります。初期設計では、ケーブル、マウント、保護部品、ペイロードの変更が抜けがちです。設計上の余裕を加えることで、組み立て後に推進系が力不足ぎりぎりになることを防げます。モーター数は揚力を発生させるものを数えます。クアッドは4基、ヘキサは6基、オクトは8基です。同軸配置では相互干渉による損失が生じるため、単純な均等配分は楽観的な見積もりとなる場合があり、試験データで補正する必要があります。
静止推力は設計条件の一つにすぎません。プロペラのクリアランス、翼端速度、振動、ホバリング効率、応答性、冗長性、騒音、フライトコントローラーの調整も完成度に影響します。この計算機を初期選定に使い、その後、しっかり固定した推力試験台で推進系全体を検証し、電流、電圧降下、温度を確認してください。適切な固定と安全手順なしに、露出したプロペラを回さないでください。実測で必要推力を余裕を持って上回るシステムは、公称仕様だけで組んだ机上の設計よりも信頼性の高い制御を実現します。
ドローンのモーター選定例
各モーターの必要推力は、機体重量、ローター数、目標性能によって変わります。
| 機体設計 | モーターあたりの推力 | 総推力の要件 |
|---|---|---|
| 1,200 gのクアッド、2:1 | 600 g | 4基のモーターで合計2,400 gの静止推力が必要です。 |
| 3,000 gのヘキサ、2.5:1 | 1,250 g | 6基のモーターで合計7,500 gの静止推力が必要です。 |
| 8,000 gのオクト、1.8:1 | 1,800 g | 8基のモーターで合計14,400 gの静止推力が必要です。 |
ドローン用モーターの選び方
- 飛行する全部品とペイロードを合計し、飛行総重量をグラム単位で安全側に見積もります。
- マルチコプターに搭載する揚力用モーターの数を入力します。
- 機体の用途と操縦特性の目標に合う推力重量比を選びます。
- 「モーター推力を計算」を選び、結果を検証済みのモーターとプロペラの試験データと比較します。
- 安全に固定した実機試験で、電流、電圧、温度、構造上の限界を確認します。
ドローンモーター計算機のよくある質問
ドローンの推力重量比はどの程度が適切ですか?
一般的なマルチコプターでは2:1が設計の出発点としてよく使われますが、必須ではありません。効率重視の空撮機は余力を少なくし、高機動機は多くする場合があります。
モーターのKV値も選べますか?
いいえ。計算するのは必要推力です。KV値は電池電圧、プロペラサイズ、電流、効率、メーカーの試験データを合わせて選ぶ必要があります。
バッテリー重量も含めますか?
はい。バッテリー、ペイロード、マウント、配線、付属品を含む総離陸重量を使います。飛行する物品を省くと必要推力を過小評価します。
広告に記載された最大推力を使えますか?
予定する電圧とプロペラに一致し、信頼できる試験で得られたデータだけを使ってください。公表最大値で連続運転せず、電流と熱の余裕を保ちます。
同軸モーターに追加の余裕が必要なのはなぜですか?
同軸の上下プロペラは乱れた気流の影響を受け、独立した2基と同じ推力にならない場合があります。その配置専用の実測値を使うか、安全側の余裕を見込んで選定してください。