電動Uコン最前線!





ジャイロ・キャンセル・ギヤダウン



Hikkyさんに刺激され、書いてみマンタ!  →逆だぁ〜


フェニックスアンプのCLスタントモードにはギヤダウン設定があります。
当初は深く考えませんでした、方法論の一つくらいでしたが・・・
ギヤダウンでプロペラの低速化は良さそうですが
エンジン機との対比では、飛行が貧弱に見えて評価がイマイチ、いやイマサン
つうことでスルーしてたんですが
よく考えると、イイことだらけかも


大径or大ピッチのペラが使用可能


従来型エンジン機のデータからみれば相性悪そうでも
空気は未開の秘境ですから使い方次第では新境地が開ける?
取組む価値は十二分にある



鬼ガバナーが掛かる


ギヤ比によりトルクが増大するうえ
理想KV値での回転数でもペラを低回転にできる
そして、より強力なガバナーが掛けられる
アウターランナー+ギヤダウンはメガトントルクと驚異の一定速フライトを実現



ジャイロ悪戯が消える


プロペラ軸プリセッション・モーター軸プリセッションを限りなくキャンセルできる可能性
プロペラジャイロ・モータージャイロを限りなくキャンセルできる可能性
これで練習量を驚異的に減らせる可能性がある
意のままにコントロールできる操縦性が・・・・・



モーター冷却に余裕が生まれる


従来型の倒立搭載スタント機に搭載すればモーター冷却に余裕が生まれる
シリンダーを空冷する理屈でモーター空冷が可能になる












CASTLE・フェニックスアンプを



CLスタントモードに設定する



世界選手権大会の目前、ついにキャッスルクリエーションから
CLスタントモードのファームウエアが発表されマンタ!
F2Bルールに追加された着陸時のペラ停止を実現するため
ヘリガバナーモード使用時にブレーキ設定が可能になりマンタ!
こう書くと、話しはスゲェ〜簡単ですが、
国内ではルール改正にともないFMAが中心となりブレーキ機能付のタイマー開発が行われてきました。
専用アンプが無いなか、ジャパンチームは、日本の技術力を世界に示すべく
数多くの試作・実験が行われてきました。
FMAタイマーは進化を遂げ、完全なペラ停止を実現、
ところが・・・・まさにその日にキャッスルからCLスタントモードの発表
タイマー機能でブレーキを掛ける方式は世界で類をみない独自の方式
そこには開発の過程で並々ならぬ苦労があったと思われます。
まさにプロジェクトX、Uコンにかける情熱の成果デンナ!


当初は従来のヘリガバナーにブレーキが付加されただけ?
ところが・・・・
CL専用ガバナーとして新たなソフト、パラメーターが設定されてマンヨ!
ヘリガバナーのUコン流用では、なかなか理解や納得できなかったガバナーが
CLスタントモードでは新たな展開になりそうデンナ!



まずは、フェニックスアンプをCLスタントモードにする方法をレポートします



ただ前置きとして、フェニックスアンプは完全に動作保証されてません。
つうか、設定そのものが理解できていません
新たなパラメーターの意味、動作状況はまだ検証されてません
電動で遊ぶことは、アヤフヤで未知の世界を楽しむことかな・・・・
電動はUコン天国になると思ってましたが
やればやるほど、新たな問題にぶつかるし、イライラの連続、だからオモロイ!
ココからは、超高度Uコン技術デンナ!

ヘタに首突っ込むと痛い目に・・・・、クレームを言うのはヤボでっせ!
トラブルを楽しむ余裕がなければ、電動はやめましょう。

でもね、コレさえ理解できれば、電動ワールドはアナタを虜にする・・・・・


お仲間になりませんか?




ジャパンチームはFMAタイマーでなく、フェニックスアンプを選択しました。
それほど、考えられたCLスタントモードと言えるかも・・・・
さぁ〜超高度Uコン技術のはじまり・はじまり・・・



例題として、YAK54の45HVアンプを取上げます



1. Castle Linkを購入する

2. パソコンにインストールする(CDROMを掛ければOK)

3. すでにお持ちのかたは、CastleのWebからV3.10のソフトをダウンロード

4. アンプをパソコンに接続


V2.00のファームウエアをアンプに移植、これで最新のアンプに生まれかわる

ついに出てきました、コントロールラインの文字が・・・
ガバナーは、シンプル・ロー・ハイ・SetRPM
一番簡単そうに見えるUコンが複雑怪奇な設定の山、そうなんです、Uコンはムズイ!


これはスゴイ!


どうやら、回転数を指定してガバナーが掛けられるみたい・・・
別のブラウザでKV値やリポ電圧を入力する項目がありマンタ!
下にある回転数を3箇所に入力するとこなんぞ、ナゾ謎デンナ!
ジャイロを嫌ってギヤダウンの設定もアンヨ!
ヘッドスピード?、たぶんモーター軸回転数かな?
Uコンはインナーローターでギヤダウンが主流になる?


これがブレーキ設定デンナ!
モーターOFFからブレーキまでのディレータイムも設定できるじゃん


これがCLスタントモードの概要


世界は広い?
いったい誰がこのソフトを設計・実践テストしたのでしょうか?
電動に優位性があることに気がついて、コアな設定を山ほど作った犯人は?

驚くことにブレーキよりも、ガバナー設定に主力が注がれている
スロットルコントロールがないUコンのソフトが一番複雑なのが笑える
世界選手権目前にキャッスルがリリースしてきたCLスタントモード
コイツのお陰で、ジャパンチームも大騒ぎに・・・・
これは見方を変えると、燃料・ベンチュリー・プラグ・圧縮比・ポートタイミングをイジルのと同じ?
電動ドツボの入口デンナ!



ここで疑問発生?


回転数指定でガッチリとガバナー掛けられるのはホントにイイんか?
なぜなら、FMAタイマーは1stパワー、2ndパワーで後半徐々にパワーアップできるけど
アンプで回転数指定したらヤバクない?
これってタイマー機能がアンプと重複してない?
スロットルデータと関係なく、指定回転数を維持できるの?
ひょっとしたら、指定タイマーがあるんじゃ?
それで特殊なパラメータ作ったかも・・・・・

エンジンはスロットルコントロールがない
電動に置き換えようとすると、アンプをニードルに・・・・
タイマーはON/OFFだけで、アンプで回転を制御する
考え方・方式が決まっていない電動はなんでもアリ?
仮に、スロットルデータをON/OFFだけにするには
アンプに特別なスロットルデータ(暗号)を入力した時だけsetRPMが有効になるとか?
3箇所に回転数を入力する理由は?



謎は深まるばかりだ・・・・・・














パーフェクトな再現性を追及する


電動の核となるのがリポ、使いこなしによりその性能は一変します。
電動RCではアタリマエのように使われ、今更ナニ?て感じのリポですが

電動F2Bで勝利しようとすると従来の使い方では???
定評のあるリポ・モーター・アンプにガバナー制御、
デジタル化され高い再現性が約束されているように見えますが
競技会での一発勝負となると、Uコン独特の使いこなしをプラスして
ゆるぎない再現性が求められます。



リポの充電飼育法


問題点その1

週一で電動F2Bの練習をしたとします。
家で80〜90%充電、飛行場に向かう道中車内で追加充電して満タンにします。
リポをセットして一発練習、2個目をセットして2回戦、3個目・・・・
リポは3セット保有が一般的?
ここからは現場充電、リポは放電により発熱して暖かくなっています。
そこそこ冷やして充電開始!、2Cで充電すると20分くらいで満タン
4回戦スタート・・・


アレ〜?、リポが活性化して明らかにパワーアップしている


そうなんです、パワー設定が変わってしまい同じ飛行ができない
厄介なのは、たんにパワーを下げただけでは同じ飛行にならないこと
FMAタイマーは200段階の細かいパワー設定が可能ですが
リポの基本特性が変わってしまうために・・・・
ガバナーはリポの変化に対応できません



問題点その2


リポは購入時からバラつきがあります。
ここで言うのは各セル間のバランスなんですが・・・・
そのためにバランス充電をするわけです。
時間を掛けてバランス充電をしても最初からあるバラつきは直らない(生まれつきの癖)
直列充電するとバラつきにより過充電されるセルができてしまう
バランス充電は高価なリポを長持ちさせるためのもの
これが一般的な解釈でして・・・・
バラつきはやがて飛び方のバラつきになっていく・・・・
これまた同じ再現性をムズかしくする



問題点その3


電池は温度に影響され易いのは有名ですが
外気温度でリポ本体温度が影響され、放電能力が変ってしまう
寒くても暑くてもダメ
許容範囲がニッカドやニッケル水素より狭い気が・・・



リポは生き物なのです。



電動の再現性の高さは、リポに関しては高くありません。
当初は季節による温度変化だけかな?
トンデモナイ、製品のバラツキや充放電の方法で結構大きく変化してしまう・・・


ひたすら同じ状態を繰り返し再現したいF2B


電動日本チームが行っている方法を紹介



それはストレージという充電


ストレージとは保存・記憶
リポは満タンにすると活性化してしまい発火する危険性がある
だったら放電すればイイ?
しかし放電してしまうと、充電・放電で再び活性化して同じ特性が得られない
何時使っても同じ放電特性を得られる方法はないのか?
それがストレージ


充電器はIMAX B6AC AC/DC対応
練習しない時は、ストレージで保管します。


ポイントは、毎日行う



内臓のバランサーで満充電してストレージモードで放電
これを毎日繰り返すと・・・・・



リポバランスが完璧に揃う




従来の充放電ではリポのバランス崩れは解消しません
それどころか、悪化して使えないリポになることも・・・
ストレージはリポを穏やかに活性化させるとともに、バラツキ解消もしてくれる
なにより大事な、同じ放電特性にすることが可能


ストレージを繰り返すことでリポを飼育できる



ビックリしました、まさに日進月歩の進化
危険なリポの使いこなしは、ここまで来ています
ストレージ飼育法はRCには無縁、シビアなF2Bならではでしょう


これを発見されたE研さんの努力には頭が下がります。








1. 最適ガバナー領域を設定するには・・・



出力設定、負荷、プロペラの三角関係論



ガバナーはガバチョン(万能)ではない・・・・

電動スタントの最強アイテムは電動ヘリのガバナー機能の流用
しかしこのガバナーつうやつが結構クセ者でして
定評あるデータをもとにすれば、再現性が高いんですが
新規の組合せ、リポ・アンプ・ペラ・出力設定では注意深くツボを探らないと
なかなか上手くイカン! でな

よくあるんが


ガバナーしてるのにビュンビュン加速


反対に演技に入ると途端に減速して走らなくなる




「アンプがヘボ! この腐れモーター!」 




上手く働かない理由はナニよ?


電動化はデジタル化を意味する
なんて散々言ってきましたが、データ再現性が少々高いと言う点だけで
リポは生き物、モーターは玉石混交、アンプはブラックBOX、ペラは新理論?
要はスゲェ〜〜アナログだっつうこと
ですから新発見の連続、失敗の連続、トライ&エラ〜の塊
これを前提条件にしなくては・・・・はじまらない
ただ、各項目は整理系統だって解析可能だし、
アナログ特有の経験から来る匠の技はあまりないかな?

たとえば、モーターが石だとしても
石を磨いて玉モドキで使うには?、
石と玉の見分けかたは?  ナドナド・・・・



最適ガバナー領域とは


総論

スタント飛行中に加速・減速せず一定のスピードをキープ
操縦のリズム・タイミングが狂わず大変飛ばし易い状態
特に下降時にブレーキが利いたように感じられるし、上昇時にモタモタしない
ワイヤーテンションはバッチリ安定している



リポでは

負荷が増えた時に電圧降下を起こさない領域
粘るカンジで持ち堪えられるか?
アンプやモーターが良くてもリポがダメだと意味がない
よくわかりませんが、単に放電能力のCがデカければイイわけじゃないみたい・・・



モーターでは

最も安定したパワーが出せて効率がイイ状態
電気が磁力に変り、発熱が少ない状態

モーターのガバナー領域とモーター効率共に考えると


大きめのモーターがエエ


この大きめつう表現がムズイ、モーターの選び方を参照・・・・


ハッキリ言えるんは、小さいモーターではガバナー領域も狭い


電動クラス分けではモーター外径での規制が一番キツイ
単にパワーだけであれば小径でも実現できますが
スタント競技でガバナー併用だとモーターのガバナー領域がエラク効く

もっとも黎明期の電動Uコンに規制かけてもしかたないベナ
逆に規制掛けずに、ボーナスポイントでも付けて優位性をだしたほうがエエ
勝負が掛からないと真剣にならないし、発展しないワナ
十分発展したらキツイ規制掛ければエエ
文句言っても・・・・・


電動フェニックスとハイマックスモーターで遊んだおかげで理解できマンタ
ルール規制のハイマックスモーターはガバナー領域が狭い
スタントではビュンビュンで使い難いヨン、
これはハイマックスが悪いのか?、このモーター外径ではしかたないのかは?
サンプルデータが少なすぎてワカランでよ
そんでも小径モーターはムズイことがワガッタ!
つうことで、手巻きになる?


モーター出力(トルク)が負荷の変動に対して


リニアな部分がガバナー領域


最大出力よりもネバリが求められる



ガバナー成功のカギは、負荷(プロペラ)設定


アンプをガバナー設定にしてもなかなか理論通りになりません
ガバナーをバッチリ効かせるには負荷(プロペラ)を軽めにして
アンプから出るガバナー出力とモーターパワーをレスポンスよく反応させる必要がある

大抵の場合、負荷が重すぎてガバナーレスポンスが悪くなり
減速したり、加速したりの一拍遅れが起きている

理想のモーター、アンプ、リポを組み合わせればOKなんすが・・・・



負荷調整はプロペラ・ダイヤ(直径)で行う


ココがエンジンとは違うかな・・・・
電動逆ペラにはバリエーションが少ないので、
エンジンのように豊富なペラからセレクトすることができない
最初これは電動が不利ジャン・・・・
なんて思ってましたが、トルクの出方、パワーレスポンスがエンジンとは違うので
考え方、そして結果もまた違うものになる。



地上テストの仕方


ガバナーモードをOFFにする

飛行状態のパワーにタイマーをセットして回転数を測定  データA

モーターストップ

出力設定をプラス3%にセットして回転数を測定     データB

モーターストップ

出力設定をマイナス3%にセットして回転数を測定    データC


データA,B,Cを比較(グラフ化がエエ)


C < A < B でリニアに変化していればOK


たとえば、C < A = B なら負荷がデカイ


プロペラ・ダイヤを両端5mmずつ詰めて調整して行く・・・




飛行テストで確認


ガバナーモードをON


実際に飛ばして、ラップ速度・ガバナーの効きをチェック



これで、最適ガバナー領域が導き出せマンヨ!






キャッスルクリエーション


フェニックスアンプのガバナー解説


あまりに悲惨な状態を見かねてか・・・・
FMAのホームズさんより詳しく説明して頂きました。



ガバナーのHIGH、LOWとは、スロットルタイプ(ポジション)となっています。



固定ピッチモード


固定ピッチのローターですから、上下するにはスロットルに
素直に追従しないと操縦できませんからガバナーは無効です。
(ガバナーOFF、スロットルカーブは未調査)


>私の理解では、負荷の変化ではなく、リポのタレを検知してガバナーしていると思ってマンタ
そうしないとリポのタレでホバリングしなくなる・・・・
これは、飛行機モードと同じかもしれません




ガバナーHIGH


0〜約10%のスロットル位置で、
モーターパワーは50%程度まで急激に上昇する
その後約10%〜100%のスロットル変化に対応して
約50%〜100%のパワーが出るようになっています。
(ガバナーON+スロットルカーブは50%未満は無視)
FMAタイマーは60クラスでフェニックス60Aをガバナー使用を前提に開発されています
アイドル時にペラ停止を推奨しているのは、
ガバナー不感帯(0〜9%)でのトラブル防止を考えたものです


>そうだったんすか!
ガバナーHIGHはスロットル50%以下はシカトだったんですね
これで機首がぶっ飛ぶナゾがとけマンタ
だってイキナリでっせ、たった5秒で機首がぶっ飛ぶ電動パワ〜〜
8%スロットルで回転しなかったのも納得ですわ
電圧が高くなると効率がよくなり、
モーターが予想以上に高性能ならパワーは50%以下での使用もあり得る
良かれと思ったHIGHモードではオーバーパワ〜〜になってしまう




ガバナーLOW


0〜100%スロットル変化に対応して
0%〜約50パーセントのパワーが出るようになっています。
(ガバナーOFF+スロットルカーブは50%まで)


>ガバナーHIGH/LOWとはスロットルポジションを上下に分けて
使いやすいようにしていることがわかりました。
ガバナーLOWでの使用に道ができると・・・・
大パワーモーターでの低速使用やギヤダウンでの大径・大ピッチが可能になる
使用する電圧・モーターと相談しながら
スロットルポジション50%をさ界に、使用条件で最適化すればイイつうことです。



ガバナーの効きは


ガバナーゲインの設定で左右されます。



>やはりガバナーゲインが飛行性能に大きく影響されそうです
飛ばし易いポイントはモーター・リポ・ペラの組合せプラスガバナーゲインで決まる
話がめちゃコアですが、ココが電動スタントのキモかもしれません。









2. 失敗しないブラシレス・モーターの選び方



同じ外観、重量、スペックでも極端に違う性能
回して見なけりゃワカラン?


「んなアホな話があるかいな?」



モーターのスペックなんぞ信じるに足りん?
ブランドを信じればOK?
データー比較でOK?
巻き方で決まる?
コピー品のほうがイイ?
コピー品には粗悪が多い?
値段が高いほうがイイ?

○●が最も信用できない? (大正解!)



まるでオカルト、「つきあいきれんワ・・・」エントリーを拒む理由がココにある



Uコン・スタントで求められる




  モーター性能とは?




ガバナー併用における、負荷変動に強いモーター



ネバリ強く、安定して回り続ける能力
高回転やスロットルレスポンス、そしてパンチ力ではない



言い方を変えると、高トルク持続力こそ命!となる



であるなら



トルクを作り出す要素は?  を考えればソコに答えが・・・




ブラスレス・モーターとダイナミック・スピーカーは同じ?


ブラシレスモーターに遊ばれ、右往左往しているうちに
コレ、スピーカーと似てない?
モーターとスピーカーの動作原理は殆ど同じ
特にブラシレスモーターとダイナミックスピーカーは似ている・・・・
共にコイルに流れた電気信号で磁力を作り出し
本体磁石と反発する力で仕事をしている
共に交流アンプで駆動している


駆動力の大きなスピーカーを選ぶ方法とトルクがでかいモーターを選ぶ方法は同じ?


余談・・・・

コイルは周波数変化により抵抗(インピーダンス)が変化
スピーカーで言うと、低音ほどインピーダンスが上昇(抵抗大)して電流が流れ難くなり
結果駆動力が落ちる・・・・
逆に高音でもインピーダンス上昇して・・・・
低音・高音再生がムズイ理由がココにあるんすよ
得意なんは中音域、ブラシレスモーターのコイルのインピーダンス特性はどうなってるんか?
直流抵抗なんかスピーカーは4オームとか8オームありますが
ブラシレスはせいぜい0・3オーム位・・・・
アンプのPWMの周波数はいくつか知りませんが
たぶんインピーダンスが下がって最もパワー効率がイイポイントがあるはず
理想のモーター設計はアンプ設計者でなければムリ?・・・・



駆動力の大きなスピーカーとは

マグネットがデカイ
磁石素材には、フェライト、アルニコ、ネオジューム等がありますが、経済性を考えると
フェライトになる・・・
ですから駆動力(磁力)の大小はフェライトの量と外径で決まる

負荷が軽い
振動板面積が同じなら、空気の重量は同じ、だから振動板重量を軽くする
どんなにでかいマグネットを使用しても振動板重量が重くちゃダメ・・・
慣性がついて制動が効かなくなる
ただ軽い振動板は強度がなくなるからムズイ・・・・


超強力なスピーカー

ウルトラマグネットに軽量高強度振動板でスピーカー作るとウルトラオーバーダンピング
低音は全く出ない、なぜなら空気のダンピング(レイノルズと同じ)と振動板のダンピングが合わなくなり
空振り現象が起きる
ただ、電気信号にはメチャ忠実になり本当のHiFiになる  これポイント!

もう一つがインピーダンス

スピーカーは大昔、アンプの駆動力が無い時代、64Ωとか32Ωなんて時代があった
チョイ前まで16Ωなんてありましたが、今は8Ω・・・イヤ6Ω
カーオーディオでは4Ωが標準、理想はと言うと・・・・
アンプによりますが、少ないほどイイ

要はコイルの巻数が少ないほどイイつうワケ

これには賛否両論あるんすが、強力マグネットに低インピーダンス、限りなく軽い振動板がメチャHiFi!

ところがね、メチャHiFiと高音質とはなかなかイコールにならないんよ
それは勝手気ままな空気を媒体に音声が伝わるから・・・・




モーターの駆動力はマグネットの強さで決まる



磁石(アウター)と電磁石(インナー)の反発力がモーターの駆動力となる

電磁石は電気の強さで磁力の強さが決まる
コイル(巻き方・線材)とコア(材質)で決まるにせよ電流を増やせばリニアに増える
しかし磁石がヘボだとトータルでは反発力は増えない
磁石は基本は材質とはいえ、現実問題はその大きさで磁力が決まる


コイルで考えると

巻数が少ないほうが効率がエエ
つまりKV値がデカイ(巻数が小さい)ほうがエエ
ですが、逆もまた真なり
巻数が少ないつうことは、直流抵抗も減る代わりに
インダクタンスも減る・・・

そしてコアの話に・・・

少ない巻数でインダクタンスを稼ぐには優秀なコア材が必要
カタンなヘボモーターは大抵コアが原因


今後、飛躍的に高性能なモーターが現れるとしたら、マグネットとコア材がポイントになるハズ・・・





同じ外径なら重量が重いほうがイイ



現実問題として、製造段階で着磁すると作り難くなるのでアウターをアセンブリー後に着磁していると思われます
つうことは着磁するレベルも問題になって来る・・・・
話がムズくなるので止めますが、結論から言うと、正規品よりコピー品のほうがUコンには向くかも・・・・
なぜなら正規品には設計ノウハウがあり、トータルでは高性能かもしれませんが
コピー品にはノウハウ無いので着磁もMAX、でもそれがエエ!
強力マグネットは低速ガバナー(新語)と相性イイかな・・・・



同じ外径ならKV値がデカイほうがイイ


巻数が少ないほど電流が流れ易いし、レスポンスが良くなる??
いやギクシャクする・・・
でもトルク増えてガバナー領域も増える



手で回した時、ギクシャクするモーターほどイイ


ブラシモーターではゴロゴロする感じなのが、ブラシレスだとゴキゴキとギクシャクする
原因は強力マグネットによる反発抵抗・・・
初めてブラシレスモーターを触ったとき、接触部分がないのでスムーズに回るモノだと思い込んでマンタ
ブラシレスモーターはCDやHDで使われていて、
スムースで微妙な回転コントロールが可能なイメージでしたが
プロペラ回してエンジンに勝とうとすると・・・・

この手のモーターは端子ショートで強力なブレーキが掛かる


超強力マグネットでモーター作ると、磁力が抵抗になり、たぶん高回転で回らない・・・
磁力が強すぎてレスポンスも悪くなりスムーズに回らなくなる
そのぶん、ある回転数では効率・トルクが最高に良くなり、ガバナー併用で最強タッグが組める


トータルバランスを考えた設計ではなくなるので市販はされない
マグネット・コアが優秀なモーターをバラして、最適巻数に作り変える
これが将来像・・・・

Uコン・スタントでは最高のパフォーマンスになるかな・・・・