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OXY3を組み立てよう


OXY3の組み立て完了

今回はOXY3の組み立てキットを例にモータ、ESC、サーボ等の選び方、組み立てのヒント等紹介していきたいと思います。
推奨品で構成するのもよいですが、ちょっと踏み込んだカスタマイズ機体に挑戦してみたいと思います。

今までは完成機ばかり、でも、今度は組み立てキットを作りたいとお考えの方、
自分に合った機体にカスタマイズしたいとお考えの方の参考になればと考えています。

OXY3を組み立てよう1.組み立てキットの選定

1−1 組立てキットについて

組み立てキットにはセット内容が違うものが販売されています。
例えば機体のみのキット、機体、モータ、ESCがセットになったキットでコンボセットと呼ばれるものや、
さらにサーボ、ものによってはフライバーシステムがセットになったスーパーコンボ等があります。

購入したキットは組み立てキット以外にあと何が必要か確認します。
必要に応じてモータ、ESC、サーボ、フライバーシステム等、不足している分をそろえます。

 

1−2 組立てキットOXY3

今回はフライトデザインいち押しのOXY3を例に説明していきたいと思います。
どの機体も基本的な考えは同じですのでご自身の機体に置き換え、参考にしてください。
OXY3 Sport 

OXY3の特徴

OXY3はフライヤーが自分に合った機体にカスタマイズすることを前提に設計されたヘリコプターで、
メーカから販売されているキットは全て機体のみのキットになります。
モータ、ESC、サーボ、フライバーシステムはメーカから推奨品が紹介されていますので、
それを参考にしてモータ、ESC、サーボ、フライバーシステムをそそろえます。
もちろん、推奨以外のメカも寸法やスペックが合えば搭載可能です。

OXY3の場合、メーカーが推奨するスペックはかなり高くなっていますが、
これはOXY3の能力を最大限に引き出すためのものです。

今回はもう少し敷居を下げて搭載メカを選んでみようと思います。
サーボは250 〜450で使われるほとんどのサーボが搭載可能ですし、モータも300クラス〜450クラスのモータで
kv値とシャフト径があえば大抵のモータが使えます。

400/450クラスのへりからOXY3に機種変更を検討されている方は手持ちのサーボやモータなどある程度流用可能ですので一度、試してみると良いとおもいます。

今回は400/450クラスのへりからの流用を中心にOXY3を組み立てたいと思います。
※今回、紹介する構成はメーカ推奨品でないことをご理解お願いします。
組み立て例として紹介するものです。実際に組み立てた機体がどのようなフライトをするのか?
良い点、悪い点も含めて紹介いたしますので、評価結果も参考に、自分に合った機体にカスタマイズに
挑戦してください。

 

OXY3を組み立てよう2.モータとESCの選び方

2−1 搭載するESCの選び方

ESCは搭載する機体に合わせた出力のものを選びます。
大きな機体の場合は大きなモータを搭載しますので必然的に消費電力も大きくなります。
それに合わせてESCの出力も大きなものが必要になります。
ESCの表記で○○A(電流値)という表記がありますが、この値が大きいほど流せる電流が大きく
消費電力の高いモーターに対応できます。
また、使用するリポバッテリーのセル数に合わせて対応したESCを選ぶ必要があります。
OXY3は40AのESCを推奨していますが、モータの使い方しだいで出力の小さなESCを選ぶことが可能です。

ESCを購入する場合はヘリ用ESCであれば使用可能ですが、できればガバナーモードが搭載されているESCがお勧めです。(できればBEC付きのESCを選んでください)
入手性の良さと性能と信頼性を考えるとHOBBYWING PLATINUM シリーズがお勧めです。
HOBBYWING PLATINUM 40A PROの特徴
2セル〜6セルまで対応しています。
また、モータの互換性が高く、搭載できるモータの幅も広がります。
モータとESCの組み合わせで動かないなど問題を気にすることなくモータを選べる点も良いです。

HOBBYWING PLATINUM 40A PRO
HOBBYWING PLATINUM 40A PR


手持ちのESCがガバナーモードを搭載していない場合は?
ガバナー機能を使いたい場合、フライバーシステムにガバナー機能がある場合はフライバーシステムのガバナー機能を使用する方法もあります。
この方法ですとESCにガバナーモードがなくてもガバナー機能が使えます。

ただし、この場合RPMセンサーを外付けで用意する必要があります。

RPMセンサー
HOBBYWING RPM センサー ハイボルテージESC用

BEC(Battery Eliminator Circuit)て何?
ESCにはBEC機能が有るものと無いものがあります。
BECは変圧整流回路のことで受信機やサーボに電源供給をするための機能です。
BEC機能が無いまたは流せる電流に不安がある場合は外付けのBECを用意する必要があります。

2-1-1 今回搭載予定のESCは?

今回は手持ちのESC、アラインのREX-BL35Xを試してみたいと思います。
REX-BL35Xは3セル〜4セル対応のESCになります。
このESCはT-REX450に搭載していたESCで現在は販売されていない古いタイプのESCです。
REX-BL35X


2-2 搭載するモータの選び方

搭載するモータは機体の大きさにより搭載できる範囲が決まります。
○○クラスと機体の大きさが表現されますが、この大きさを参考にモータを決めます。
モータのサイズや重さ等、搭載可能か確認します。
モーターの重量が重いと飛びに影響します。
ロータースピードを低回転仕様にする場合はできるだけ軽いモータを選びます。

OXY3の場合は300クラス〜450クラスのモータからモータをさがします。
(多少前後しても使用可能です。※シャフト径は3.17φのもの)

最初に動作セル数を何セル仕様にするか、決める必要があります。
OXY3の場合、3セル〜6セルの範囲からセルを決めます。

コストや扱い易さを考慮すると3セルがお勧めになります。
(OXYヘリではビギナーの方にはピニオンギア11Tで3セルバッテリーをお勧めしています。)
パワーフライトを中心にしたい場合は高出力に有利な6セル仕様にします。

2-2-1 ヘッドスピード

OXY3の場合、ヘッドスピードは2500〜最大4500回転の範囲で設定可能で、
3〜6セルの範囲でリポバッテリーを選択可能です。

フライトスタイル

ヘッドスピード

最大ピッチ

ホバリング

 2500〜3000

+10/-3

2Dフライト

 3000〜3500

+10/-5

ソフト3D

 3000〜3500

+/- 12

ハード3D

 3500〜4000

+/- 14

エクストリーム3D

 4000〜4500

+/- 14

※これはOXY3の設定範囲です。機体により耐えられるヘッドスピードがちがいます。
設定範囲を守らないと機体の破損や事故の原因になりますので、無理なヘッドスピードを
設定しないでください。


では、ヘッドスピードの計算方法どうするのでしょうか?
参考までにヘッドスピードの計算を紹介します。


重要
ヘッドスピードの計算
ヘッドスピード = バッテリ電圧 × モータKV値 × ピニオンギア数 ÷ メインギア数

バッテリ電圧XモータKV値はモータの回転数を表します。
(※KV値は1V、負荷無しでの回転数)
モータの回転数で管理する場合は
モータの回転数 = (メインギア数÷ピニオンギア数) X ヘッドスピードを参考にしてください。

3セル仕様のOXY3を作る
式を使って推奨品で構成する場合のヘッドスピードを計算してみましょう。
3セルリポのバッテリ電圧 = 3.7(V)×3(セル) =11.1
モータのKV値は4100KV(型番:LX−LX8005)

LX−LX8005 ブラシレスモータ
EOX モータ 2214-4100kv - V2

ピニオンギアは11T or 14T (キットに付属)
メインギアは140Tになります。

※OXY3のキットには11T、14T が付属します。
2種類のピニオンを使用して計算してみましょう。

11Tを使うと
ヘッドスピード = 11.1×4100×11÷140 = 3575.79
となり、通常フライト〜ハード3Dフライト向けになります。


14Tを使うと
ヘッドスピード = 11.1×4100×14÷140 = 4551
となり、エクストリーム3Dフライト向けになります。
(※計算では4500を超えていますので、4500を超えないよう出力を調整する必要があります)

そのほか、ご自信のフライトスタイルに合わせる場合は別売のピニオンギアを使用します。
(ピニオンギアは10T〜15Tが用意されています。)

モータのKV値によりヘッドスピードが変わります。ピニオンギアも合わせて変更し自分の目標となる
ヘッドスピードに調整してください。

6セル仕様のOXY3を作る
式を使って6セルの場合のヘッドスピードを計算してみましょう。
6セルリポのバッテリ電圧 = 3.7(V)×6(セル) =22.2
モータのKV値は2500KV(型番:LX−LX8006)
LX−LX8006 ブラシレスモータ
EOX モータ 2214-6S-2500kv


ピニオンギアは11T or 14T (キットに付属)
メインギアは140T

11Tを使うと
ヘッドスピード = 22.2×2500×11÷140 = 4360.71
となり、ハード3D〜エクストリーム3Dフライト向けになります。

14Tを使うと
ヘッドスピード = 22.2×2500×14÷140 = 5550
となり、4500を超えていますので注意が必要です。
※計算結果から見るとこの組み合わせで14Tの使用はお勧めできません。


ポイント
モータのKV値は電圧(セル数)を上げる時は小さく、電圧(セル数)を下げる時は大きくします。

回転数の微調整はピニオンギアを変えて調整します。
※モータの対応セル数を確認する必要があります。


OXY3の例では3セルバージョンと6セルバージョンでしたが
モータとピニオンギアの組み合わせしだいで4セル、5セルも可能です。

2-2-2今回搭載するモータは?

今回はESC(アラインのREX-BL35X)が3セル〜4セル対応ですので、使えるモータも限られます。
多少重くなりますが、450用のモータも含めてを試してみたいと思います。

多少乱暴ですが、いくつかモーターを試してみたいと思います。
推奨スペックに合うものがあればよいのですが、なかなか良いモータが見つかりません。
(目標は推奨モータ以外に手ごろなモータを探すです。)

候補1、ハイペリオン製の
H2220アウターモーター 4-Turn / 3148Kv タイプです。
OXYヘリの推奨はステーター径21-08〜22-14を推奨していまが、このモータは22-20と少し大きなモータになります。
モータ径は問題なく搭載できるサイズです。長さは多少長くなくなりますが、搭載する空間を確認しましたが上には余裕がありますので搭載には問題なさそうです。


H2220アウターモーター 4-Turn / 3148Kv タイプ
H2220アウターモーター 4-Turn / 3148Kv タイプについて
このモータは発売から何年か経過している古いモータで、細かいスペックなど、メーカからの資料はありません。
サイズは450クラスのヘリ用で使え、セル数は3セルまでの特定機種向けに作られてたモータのようです。
ですので、このモータがどの程度、性能を発揮するかは実際に試さないとわからな点があります。
それでは調査しましょう。わからないないなら試すです。

参考:ヘッドスピードは?
H2220アウターモーター 4-Turn / 3148Kv タイプのヘッドスピードを計算、
3Sバッテリーで11Tを使うと

ヘッドスピード = 11.1×3148×11÷140 = 2745.51
となり、ホバリングフライト向けになります。

3Sバッテリーで14Tを使うと
ヘッドスピード = 11.1×3148×14÷140 = 3494.28
となり、通常フライト〜ハード3Dフライト向けになります。

※順番は前後しますが、結果を先に報告します。(当初、結論は最後にまとめるつもりでしたが、、)
結論:このモータ(ハイペリオン製のH2220)をOXY3でうまく使用することはできませんでした。
実際に搭載してフライトまでしたのですが、このモータをOXY3で使うのはあきらめました。
調査の過程や状況等は後ほど報告します。

候補2、アラインのブラシレスモータ430L(ESCとセットでT-REX450SEで使っていたものです)
当然、ESCとの組み合わせも問題なく使用できます。
もちろん、
OXY3への搭載も問題なく、フライトも快適でした。
アライン、ブラシレスモータ430L



 

OXY3を組み立てよう3.サーボの選び方

使用できるサーボは機体により異なります。
搭載できるサーボの大きさを確認してサーボを購入しましょう。

OXY3の場合、サーボは250 〜450で使われるほとんどのサーボが搭載可能です。
フライトデザインで販売しているサーボでは
MKS社製のサーボ(推奨サーボ)のほか
ARKや
SAVOX、アラインの250、450用のサーボ等がご利用できます。
(できれば、
金属ギアを選んでください)


OXY3の推奨では下記のスペックが要求されています。
サイクリックサーボ:スタンダードマイクロサイズサーボ 金属ギア スピード0.06秒/60° 6V
ラダーサーボ:
スタンダードマイクロサイズサーボ 金属ギア スピード0.05秒/60° 6V (ラダー専用サーボ)
ARKや
SAVOXのサーボでは求めらているスペックを満たしていませんが、
通常のフライトでは問題なくご利用できます。

スワッシュサーボ(サイクリックサーボ)
ARKのサーボ(SD109M)について
ARKのサーボ(SD109M)
このサーボは発売から何年か経過している古いタイプのサーボになります。
(RCの部品では何年も仕様変更のないものも珍しくないです)
ですが、最新機種に搭載しても遜色ないスペックです。
トルク: 3.9kgと高トルクですのでしっかりとスワッシュプレートを固定します。
欠点は6V非対応ですので、4.8V動作でシステム構築する必要があります。


SAVOXのサーボは性能を考えるとコストパフォーマンスにすぐれています。
フライトデザインではSH-0255MGとSH-0257MGの2種類を販売しています。
SH-0255MGはトルク重視、SH-0257MGはスピード重視のサーボになります。

SAVOXデジタルサーボSH-0255MG(スワッシュ用)
SAVOXデジタルサーボSH-0255MG(スワッシュ用)
SAVOXデジタルサーボSH-0257MG(スワッシュ用)
SAVOXデジタルサーボSH-0257MG(スワッシュ用)
ラダーサーボ
SAVOXデジタルサーボSH-0262MG(テール用)
SAVOXデジタルサーボSH-0262MG(テール用)

3-1-2今回搭載するサーボは?

今回はスワッシュプレート用にARKのサーボ(SD109M)、
ラダーサーボはSAVOXデジタルサーボSH-0262MG(テール用)を使います。
ARKのサーボ(SD109M)はX450からの流用、SAVOXデジタルサーボSH-0262MGは
このサイズのテール用サーボで探した結果、価格と性能から判断しました。

 

OXY3を組み立てよう4.フライバーシステムの選び方

フライバーシステムは各メーカから色々と発売されています。
フライバーシステムはフライトに最も影響を与える頭脳といえる部品になります。
フライバーシステムによりセンサーの数や機能が変わりますので購入前に
事前に仕様を確認して下さい。

新しくフライバーシステムのご購入を検討されている方は6軸センサーで
パソコン等で設定が行えるものを選ぶと良いです。
(スマホから設定できるフライバーシステムもあります)
フライトデザインではMSH Brain2シリーズとMICROBEAST PLUを販売しています。
MSH Brain2がOXY3の推奨品になります。
製品により操作感も変わりますのでお好みに合わせてお選びください。


●MSH Brain2
MSH Brain2
※フライトデザインではMSH Brain2シリーズには上写真のMSH Brain2 のほか
MSH Mini Brain2、 MSH Micro Brain2 を販売しています。
(どのタイプもOXY3に搭載可能ですが、お勧めは上記のMSH Brain2です。)
※MSH Micro Brain2を使用する場合サーボコネクタの変換が必要になります。

●MICROBEAST PLUS
MICROBEAST PLUS

4-1今回搭載するフライバーシステムは?

今回はMSH Micro Brainを搭載します。
MSH Micro Brain
これはMSH Brain2シリーズの旧タイプのシリーズです。
ファームや設定アプリケーションは更新できますので、新しものが使えます。
パラメータの設定内容はBrainとBrain2、ほぼ同じです。
※標準サーボを使用するためサーボコネクタの変換基板を別途用意しまた。
 


OXY3を組み立てよう5.組み立て開始

 OXY3箱
組み立てるのはOxy3 ヘリコプターキットのSport Editionです。

5-1 内容物の確認

OXY3の箱をあけると

OXY3箱 開封1

写真のようにキャノピーが入っています。
(Sport Editionはタオル等のアクセサリは付属しません)

OXY3箱 開封2
キャノピーの下にはパーツが入った箱とパレット(2個)があります。

BOX2
ランディングギア、メインギア、ブームクランプ、
バッテリートレイ、テールベルクランク、
追加ハードウェアバッグ、マニュアルCD、
シリアル番号カード
OXY3箱 開封3
パレット1
カーボンファイバーのパーツが入ったパレット
(※注意:スポーツエディションのメインフレームはグラスファイバーです)
OXY3箱 開封4

パレット2
CNC コンポーネント、テールブーム、メイン及びテールブレード
OXY3箱 開封5

5-2 各部品の組み立て


日本語マニュアルが付属していますので、マニュアルを確認しながら作成します。
特に工場出荷時に仮組の部品もありますので確認して下さい。
※注意:工場出荷時の状態が仕様変更等で変わる場合がございます。
仮組の部品は簡単にねじが外れます。
仮組の部品は必ずネジロック剤を塗布してください。
※ネジロック剤は中強度を使います。また、塗りすぎないようにしてください。

◇テールピッチスライダーの組み立て
BOX02 BAG1

この部品は工場で組み立て済みですので、
組み立て作業の必要はありません。
テールピッチスライダー

◇テールローターグリップセットの組み立て
1)パレット2からテールローターグリップセットを取り出します。
テールローターグリップセット

2)取り出したテールローターグリップセットは仮組の状態です。
テールローターグリップセット2

3)テールローターグリップをハブから取り外します。
取り外しには六角レンチを2つ使います。
テールグリップセットの分解


4)分解すると下写真の状態になります。
テールグリップセットの分解2

5)ジョイントボールの取り付けの際には、ネジロック剤を適量塗布します。
塗りすぎた場合はテッシュ等で拭き取ってください。
ジョイントボールの取り付け

6)テールローターグリップの取り付けにはハブ側にネジロック剤を適量塗布します。
※ねじ側にはネジロック剤を塗布しません。
これは可動部分にネジロック剤が付着するのを避けるためです。
ハブにネジロック剤を塗布

◇プリテンショナーベルトプーリーの組立て(Box02/Bag 2)
BOX2 BAG2

プリテンショナーベルトプーリー

プリテンショナーベルトプーリー 分解

◇テールベルクランクの組立て (Box 02/Bag 3)
BOX2 BAG3

BOX2 BAG3-1

テールベルクランク1
ベルクランクのプラスチック素材(金属以外)には
ネジロック剤を塗布する必要はありません。
ジョイントボール&ピンはそのまま取り付けて下さい。

テールベルクランク2
テールベルクランク3
テールベルクランク4

◇垂直翼は完成しています。
◇テールケースプレートは完成しています。
垂直翼、テールケースプレート

◇プリテンショナーベルトプーリーの組み込み


垂直翼にプリテンショナーベルトプーリーねじ込みます。
垂直翼にプリテンショナーベルトプーリーを組み込む

◇ベルクランプアームの組み込み
ベルクランプアームの組み込み


ベルクランプアームをテールケースプレートにを取り付けます。

ねじ止めにはネジロック剤を適量塗布します。
下写真のようにティシュを紙縒りにして
ネジロック剤を塗布するとつけすぎ防止になります。
ねじロック剤の塗布 準備

部品によりねじ側でなく受け側に塗布するようにします。

ねじロック剤の塗布

◇テールケースの組み込み
テールブーム

テールベルト

テールケースセンター

テールシャフトプーリー

テールケースの組み込み
テールケースの組み込み2
テールケースの組み込み3
テールケースの組み込み4
テールケースの組み込み5
テールケースの組み込み6

◇テールの組み立て
テールの組み立て1
テールの組み立て2
テールの組み立て3


テールの組み立て4
テールの組み立て5
テールの組み立て6
ベルクランクを取り付けます。
テールの組み立て7
◇カーボンファイバーテールプッシュロッドの組み立て
テールプッシュロッド1
テールプッシュロッド2
 
プッシュロッドとネジロッドは組み立て済みです。
リンケージロッドとリンケージボールを取り付けます。
ネジロッドとリンケージボール隙間は3mmにします。

◇テールサーボマウントの組み立て
テールサーボマウント1
テールサーボマウント2

◇カーボンフレームの組み立て
キャノピー分離部組み立て
 キャノピー分離部組み立て1
キャノピー分離部組み立てて2 
キャノピー分離部組み立て3 
キャノピー分離部組み立て4 
ブームクランプの組み立て

ブームクランプの組み立て1 
ブームクランプの組み立て2
ブームクランプの組み立て3
 

OXY3を組み立てよう6.フライバーシステムの設定とテストフライト


フライバーシステムの設定は各フライバーシステムの説明に沿って行ってください。

6-1 MSH Brain2 フライバーレスユニットの設定

MSH Brain/Brain2のシリーズは
標準サイズのBrain2に加えMicro、Miniとサイズ異なるものも用意されています。
コネクタやサイズ等、多少違いはありますが、設定項目はほぼ同じです。

ソフトウエアは詳細設定が可能なモードと、ウイザードモード(順番に設定して行く簡単モード)
が用意されています。一部、詳細設定が必要な部分もありますが、
大半はウイザードモードで設定可能です。


6-2 テストフライト

フライトテスト

6-2-1 テストフライト1回目
メカの組み込みと大体の調整が終了したので軽くフライトさせました。
ホバリングや旋回、フライトには問題ありません。
初めてのフライトですので、念入りに確認します。
ねじ類にゆるみはなく、問題なさそうです。
しかし、モータに手を触れると異常に発熱してることに気が付きました。
熱くて触れません。
この状態でフライトさせるのは大変危険です。
後日、温度上昇の対策のために詳しく調べることしました。

温度の計測
フライト直後にモータの温度を測ると50°を軽く超えています。
表面温度がこれだと内部温度はさらに高いことが予想されます。
こもった熱をうまく逃がす必要があります。

データをさらに詳しく測定することにしました。
データロガーを装着

計測にはハイペリオンのデータロガーを使用することにしました。
このデータロガーに温度センサを取り付け、
温度の記録と電圧の状態を計測します。
データロガーは電源投入すると自動的にサンプリング開始します。
後にE-meterで記録したデータを読み込みます。

※温度センサはモーターマウント部分に取り付けています。

データロガーからデータ吸い出し

E-meterでデータを取り込み、パソコンで確認します。
※アプリケーションが最新OSに対応していないようでしたので
Windows XPを使いました。(計測時点)


データの分析
黒色が電圧の変化、黄色が温度変化を表しています。
グラフの見方は横軸が時間、左軸は電圧、右軸は温度です。
※各軸のスケールは計測データにより異なります。
(上記のグラフの温度の最大は90°です。)

時間を追って見てみると電圧が11V付近を底になり、その後、上がり出しています。
これはホバリングを終了し機体を下したところです。
電圧の動作は負荷がなくなったためこのような動きをします。
温度の上昇がこの後も続くのはモータ内部に蓄積された熱が表面に伝わてきている為と思われます。
フライト後の急激な温度上昇はホバリン中にある程度、風の流れで抑えられていた熱が、
風の流れがなくなることで冷却効果がなくなり一気に温度上昇していると思われます。
温度は65°〜80°まで上昇。


ESCにファンをつける


対策として温度上昇の問題を改善するためファンを取り付け強制冷却してみます。


データ分析 
黒色が電圧の変化、黄色が温度変化を表しています。
グラフの見方は横軸が時間、左軸は電圧、右軸は温度です。
※各軸のスケールは計測データにより異なります。
(上記のグラフの温度の最大は70°です。)

ファンによる強制冷却で温度の上昇はある程度押されることができました。
ですが、安心してフライトできる範囲には程遠いものでした。
フライト後に温度は60°〜70°まで上昇しています。
ファンによる強制冷却だけで蓄積した熱をうまく逃がすことができていないようです。

モータの制御に原因があるのかは不明ですが、現在使用しているESCでは
詳細な設定ができませんので今回はこの組み合わせはあきらめることにしました。