Regolatore Brushless RC Timer 30A e Motore da CDROM

[flyer]

Ciao a tutti, per prima cosa ben ritrovati a tutti.
La mia assenza dal forum è durata piu di due anni ma vedo che questa sezione un tempo pionieristica è ormai ben frequentata e con degli ottimi esperti. :-) Complimenti a tutti.

Stavo rispolverando alcuni vecchi modelli che avevo in cantina motorizzandoli con motori autocostruiti. Avevo comprato tempo fa un regolatore economico programmabile da Ebay un RC Timer 30A ed ho sperimentato qualche problema. Vorrei confrontare le cose con chi ha lo stesso regolatore.

il regolatore è questo Programmable ESC 30A Brushless Motor Speed Controller - RCTimer ESC - RCTimer Online R/C Hobby Store:

Il motore da CDROM che sto sistemando è un classico motore di recupero da un lettore CD con statore a 9 poli da 25mm. L'ho avvolto con 22 spire di filo 0.4 con configurazione ABCABCABC ad Y. La campana ha 12 magneti 5x5x1 N50 a 120° C
in quanto mi serve un motore un po piu lento da usare con un elica 7x3.5 o 7x4. Ho effettuato i test con una batteria LiPo da 1350 mAh 3S. Il motore ha anche un cuscinetto a sfera 3mm

Il regolatore RC Timer 30A ha tre livelli di timing programmabili Low, Med, High ed ho effettuato i test con tutti e tre. Quello migliore è il timing High. Il motore a vuoto gira perfettamente ed assorbe circa 0.4 Amper a 12 Volt.

I problemi nascono sotto carico già con un elica 6x4 l'avvio ha qualche indecisione ma poi parte regolarmente. Fino allo stick a metà corsa il motore funziona ed assorbe intorno a 3 Ampere. Aumentando la velocità il motore prima diminuisce di giri e successivamente si ferma con il solito rumoraccio di fuori sincronismo. Ovviamente in quel momento gli assorbimenti aumentano parecchio e bisogna chiudere subito lo stick.

Lo stesso comportamento si evidenzia se invece di aumentare la velocità lentamente si richiede subito la massima velocità il motore quasi subito avvia e va fuori sincronismo.

Per confronto ho provato il regolatore su un altro motore autocostruito realizzato con materiale preso da Gobrushless.com statore da 9 poli da 22.5 mm sempre 12 magneti 5x5x1 50 a 120° C stessa configurazione ABCABCABC con 24 spire ad Y con filo da 0.4 e stessa batteria da 1350 mAh 3S. In questo caso l'asse gira su due cuscinetti a sfera 3mm

In questo caso sia con la 6x4 APC che con 7.3 GWS il motore va bene con timing High ed assorbe circa 5 Amper alla massima velocità. Con timing Low e Med si evidenzia lo stesso comportamento del motore precedente.

Poichè i due motori sono molto simili ho effettuato alcuni controlli sulla distanza dei magneti dallo statore ed ho verificato che in quello da 25mm l'airgap è sensibilmente maggiore rispetto a quello da 22.5. Questo comporta che a vuoto gli scattini magnetici si sentono molto meno.

Ipotesi : Da quanto ho potuto constatare mi sembra che il regolatore abbia difficoltà nel rilevare la posizione della campana sotto carico quando l'airgap è elevata in quanto le tensioni indotte sugli avvogimenti sono piu piccole.

In passato ho sempre lavorato con regolatori Jeti Advance e non ho mai avuto problemi sui motori da cdrom. Effettuerò i test con questi regolatori che ho montati su altri modelli per verificare le differenze.

Chi ha esperienza con questo stesso regolatore ? Grazie per le eventuali informazioni

:-) Flyer

[Oldman76]

Ciao Flyer
Come hai detto tu il problema risiede quasi sicuramente nell'air gap troppo elevato, che , insieme alla diminuzione delle spire sui denti rispetto all'originale, non permette di generare una coorente rilevabile dallo statore nell afase passiva. Ho avuto un problema simile su un motore con statore di un floppy, con un solo magnete 5x5x2mm avevo circa 1mm di airgap, il motore stentava a partire e con un minimo carico si bloccava anche a giri bassi. per ovviare al problema impilai 2 magneti uno 5x5x2mm e uno 5x5x1mm, limando poi lo statore e riducendo al minimo possibile l'airgap, in questo modo ha funzionato regolarmente tirandosi una 9x4.7 senza problemi

[flyer]

Ciao, grazie dell'informazione sono certo anche io che il problema sia quello. Ho provato il motore con un regolatore Jeti Advance 3P 30 Ampere ed ho avuto lo stesso risultato solo che in questo caso riuscivo a portare lo stick oltre la metà.
La risposta ad una variazione rapida di giri evidenziava lo stesso problema.

Credo che l'unico modo per sistemare il motore sia togliere gli attuali magneti e mettere dei magneti di spessore 1,2 mm che so che esistono ma non ho in questo momento. Ho comprato a suo tempo una buona scorta di 500 magneti 5x5x1 e mi devo arrangiare con quella. Un alternativa potrebbe essere quello di spessorare la campana prima di posizionare i magneti ma è un lavoro improbo visto le tolleranze in gioco.

Ho preso quindi la decisione di mettere il motore tra i soprammobili da esperimento che gia numerosi ornano le mie scatole dei giochi aeromodellistici ed utilizzaare uno dei motorini con statore da 22.7 mm che costruisco ogni tanto a tempo perso. Ho gia sostituito con un ST2212-3518

(E' una mia nomenclatura personale dei motori - ST Connessione a stella, 22 statore da 22 - 12 Magneti - 35 Filo da 0.35 - 18 Spire) che ho verificato con una LiPo 3S mi genera con una 7x4 una spinta superiore al peso complessivo del modello che in OdV pesa 290 Grammi.

Ti ringrazio ancora per le info.. Buoni Voli.
Flyer

[milan]

Debbo dissentire dalle vostre ipotesi; se il problema fosse quello ipotizzato, i nostri regolatori non dovrebbero funzionare con i motori CD con i magneti originali, debolissimi e con l'air gap che si ritrovano, inoltre il difetto si dovrebbe verificare anche a vuoto.

Credo invece, e ne sono praticamente sicuro, confortato dall' esperienza maturata con i motori a forte coppia e bassissimo Kv, che diminuire l'air gap incide positivamente sulla coppia generata dal motore; infatti trascina meglio eliche piu' grandi.

A maggior ragione se si "impilano" dei magneti, il flusso aumenta e, a parità di tutto il resto, aumenta la coppia.

Infine diminuendo il numero di spire, il segnale puo' diventare insufficiente per il regolatore, allora anche a vuoto il motore "pendolerà" in partenza incerto sulla direzione da prendere.

Umberto

[flyer]

Originalmente inviato da milan

Debbo dissentire dalle vostre ipotesi; se il problema fosse quello ipotizzato, i nostri regolatori non dovrebbero funzionare con i motori CD con i magneti originali, debolissimi e con l'air gap che si ritrovano, inoltre il difetto si dovrebbe verificare anche a vuoto.

Credo invece, e ne sono praticamente sicuro, confortato dall' esperienza maturata con i motori a forte coppia e bassissimo Kv, che diminuire l'air gap incide positivamente sulla coppia generata dal motore; infatti trascina meglio eliche piu' grandi.

A maggior ragione se si "impilano" dei magneti, il flusso aumenta e, a parità di tutto il resto, aumenta la coppia.

Infine diminuendo il numero di spire, il segnale puo' diventare insufficiente per il regolatore, allora anche a vuoto il motore "pendolerà" in partenza incerto sulla direzione da prendere.

Umberto

... concordo che diminuire l'airgap aumenta la coppia, in questo caso l'airgap sul motorino da 25 mm è elevato tanto che girando l'asse a mano non senti gli scattini magnetici. L'ipotesi che il regolatore non riesca a leggere bene le tensioni indotte nei momenti di alimentazione delle altre fasi è solo un ipotesi, purtroppo per verificarla occorre una strumentazione di cui non dispongo.

In effetti ragionando potrebbe esserci un altro motivo e cioè che l'uso del motore che è vecchiotto abbia stressato termicamente i magneti permanenti che quando li ho comprati erano specificati N50 con una temperatura massima di lavoro di 120°
Chiaramente se i magneti permanenti si sono indeboliti le correnti indotte sono sicuramente piu basse. Questo puo accadere se per qualche istante la temperatura ha superato 120 gradi magari nelle operazioni di saldatura. Potrei verificare facilmente la cosa distaccando i magneti dalla campana e sostituendoli ma siccome ho altri motori gia costruiti non voglio sprecare 12 magneti nuovi

[flyer]

... io non capisco .. è da anni che è cosi .. quando una cosa mi entra nella testa non c'e verso di eliminarla e rimane li fino a che non risolvo il problema .. è terribile e inquietante !!!!

Arrovellato dal dubbio che non fosse l'airgap a generare il problema e che Umberto furbamente mi ha inoculato nella mente, visto il tempo piovoso ho ceduto e mi sono messo a fare i miei esperimenti per capire la questione.

Vediamo i dati alla mano

Statore misurato con il calibro è 23.75 mm
Parte interna della campana misurata con il calibro 27.25 mm
Io ho usato dei magneti 5x5x1 e misurando con il calibro l'ingombro massimo dopo
il montaggio veniva un ingombro di 25.1 mm
Quindi a conti fatti (25.1-23.75)/2 l'airgap che avevo è 0.675
E' tanto sicuramente ma non tantissimo quindi non poteva essere solo quello il problema.

Primo esperimento
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Supponendo che i magneti si fossero rovinati con la temperatura li ho eliminati a fuoco ed ho pulito ben bene tutta la campana. Ho nuovamente incollato altri 12 magneti 5x5x1 nuovi e dopo l'attesa per il perfetto incollaggio ho provato il tutto.
Gli scattini si iniziavano a sentire ed ero quasi sicuro che funzionasse. Ho provato il motore al banco con un elica Graupner 5.2x5.2 ma con estrema sorpresa a tre quarti dello stick nuovamente ho avuto il "misfire" (perdita di sincronismo)
La situazione era migliorata rispetto a prima che non arrivavo nemmeno a metà stick ma certamente non andava bene. Tutto da rifare

Secondo esperimento
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Ho fatto nuovi conti supponendo di mettere dei magneti piu grandi. Tra le mie scorte ho trovato fortunosamente un centinaio di magnetini 5x5x0.75 che non so nemmeno dove li ho comprati perchè ora nei cataloghi non si trovano. Ne ho usati 24 impilandoli a 2 a due a formare dei magneti da 1.5 mm di spessore e disponendoli sulla campana come al solito faccio con i dodici magneti singoli.
In questo caso l'airgap calcolato era (27.25-3-23.75)/2 = 0.25 mm Wow !!!
Ho rimontato il tutto e questa volta gli scatti magnetici sono evidenti e ben precisi.
Ottima coppia mi sono detto vediamo che succede al banco.
Ho montato il motore ed ho avuto la splendida sorpresa che il motore si è avviato subito e non ha perso nemmeno un colpo, anche rapide variazioni di stick da 0 al massimo hanno avuto una risposta pronta.

Tabella dei consumi con una LiPo 3S da 1350 mAH
Il motore è un 22 spire ad Y con filo singolo da 0.4 mm
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A vuoto 0.8 Ampere
Con Graupner 5.2 x 5.2 Cam Pro 5.5 Ampere 60 Watt
Con APC 6x4 5.5. Ampere 60 Watt
Con 7x4 APC 7.2 Ampere 75 Watt

Ho fatto lavorare il motore con la 7x4 per 4 minuti al massimo al banco misurando
la temperatura con il termometro ad infrarossi. Dopo 4 minuti la temperatura era di 47 gradi. Ovviamente il venticello generato dall'elica un po raffreddava

Conclusioni dell'esperimento

1) Lavorando con eliche grandi e portando il motore al limite la temperatura elevata degrada i magneti. Se è vero che al raggiungimento della temperatura limite questi si smagnetizzando tenete presente che anche per valori intorno all'80% del limite i magneti iniziano a rovinarsi. Ho visto che in genere quelli che vendono sono specificati a 80 gradi e solo alcuni piu costosi a 120 gradi

2) L'airgap è il fattore piu importante e determinante per avere una buona coppia e impedire le perdite di sincronizzazione da parte del controller. Tra l'altro il controller, quando rileva uno sfasamento tra la posizione che si attende e quella rilevata a causa dell inerzia del carico (elica) che tende a rimanere arretrato rispetto al campo mangetico rotante, reagisce aumentando il campo magnetico necessario per riportare in posizione il rotore. Per farlo aumenta il tempo in cui gli avvolgimenti sono percorsi da corrente. Quindi anche prima che avviene il misfire il motore tende a consumare di piu in quanto il controller per generare un campo piu intenso assorbe piu corrente.
Ovviamente oltre una certa velocità pompare piu corrente non basta piu ed il rotore sfugge alla forza mangetica generata dallo statore e quindi avviene il misfire.

Da questo esperimento ho capito molto, spero che quando scritto possa essere di aiuto anche ad altri. Se Umberto vuole aggiungere qualche cosa mi farà molto piacere.

Buoni Voli, Flyer

[Oldman76]

Originalmente inviato da flyer

Tra le mie scorte ho trovato fortunosamente un centinaio di magnetini 5x5x0.75 che non so nemmeno dove li ho comprati perchè ora nei cataloghi non si trovano.

Ottima analisi Flyer! Ma dove li hai pescati imagneti da 0.75????? se li avessi trovati mi sare risparmiato ore di imprecazioni sul tornio per fare i flux rings

[flyer]

Ciao Old, credo che li avevo comprati su gobrushless ma parliamo di almeno 3 o 4 anni fa.. non so se ci sono ancora. Hanno un problema sono piuttosto fragili nel senso che se te ne scappa uno e ritorna violentemente sulla pila degli altri a volte si spezza a metà. Forse per quello non li fanno piu o non si trovano.

Ciao, Flyer.

[milan]

Originalmente inviato da flyer

... io non capisco .. è da anni che è cosi .. quando una cosa mi entra nella testa non c'e verso di eliminarla e rimane li fino a che non risolvo il problema .. è terribile e inquietante !!!!

Arrovellato dal dubbio che non fosse l'airgap a generare il problema e che Umberto furbamente mi ha inoculato nella mente, visto il tempo piovoso ho ceduto e mi sono messo a fare i miei esperimenti per capire la questione. .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ..............................

Da questo esperimento ho capito molto, spero che quando scritto possa essere di aiuto anche ad altri. Se Umberto vuole aggiungere qualche cosa mi farà molto piacere.

Buoni Voli, Flyer

Complimenti per il lavoro che hai fatto e la chiarezza degli appunti.
Alla ricerca del pelo nell'uovo,(come ho già detto nel primo intervento) potrei osservare che nel secondo caso hai aumentato il flusso dei magneti, oltre a diminuire l'air gap, quindi l'aumento di coppia era ancora piu' atteso.
A questo punto si potrebbe porre attenzione all'adeguatezza dello spessore del flux ring, per guadagnare eventualmente, ancora qualcosa.

Umberto