Devo realizzare motore per microjet ....

[flyer]

Ciao a tutti,
sto facendo una riproduzione rimpicciolita dell F22 di Tomhe in depron con apertura alare di soli 36 cm e frugando nel mio scatolone dei giochi ho trovato un motorino da cdrom con statore da 20mm che vorrei utilizzare per motorizzare il microjet.

Lo spazio predisposto per l'elica che nel progetto in dimensioni originali era per una 6x3 è adesso di soli 8 cm quindi potrò mettere al massimo un elica 3x2 o 3x3
A conti fatti il modello dovrebbe pesare in ordine di volo al massimo 150-200 grammi quindi mi servono circa 200 grammi di spinta da un elica 3x2 volendo dare al microjet la possibilità di salire in candela. Dovrei quindi avere circa 38000 giri all'elica

Immaginando di motorizzarlo con una 3S da 700 mA a nominali 11.1 volt mi serve quindi un motore con una Kv da 3400. La mia domanda è come avvolgere il motorino da CdRom.

Pensavo di utilizzare con lo statore da 9 poli una configurazione con 10 magneti e schema di avvolgimento AaABbBCcC con una configurazione a Delta che è piu veloce. Non ho idea di quante spire realizzare ma non dovrebbero essere molte vista la velocità di rotazione a 38000 giri. Potrei iniziare con 10 spire di 2 fili da 0.4 affiancati se ci stanno.

Prima che inizio gli esperimenti .. avete consigli esperienze o informazioni da condividere ?

[Oldman76]

Ciao Flyer
con 2 fili da 0.4 non dovresti avere problemi a fare 10 spire, ma se fai una configurazione lrk io proverei con qualcosa tipo 8-9 spire da 0.6 avresti una sezione nettamente superiore a tutto vantaggio dell'efficenza. Sto completando un motore per un piccolo pylon in depron, statore da 22mm 10 magneti avvolgimento lrk ho messo 8 spire da 0,63 per dente, non ho misurato i giri, ma con una 5x3 apc glow (quelle che si usavano sui cox) sembra una turbina, 310 gr di tiro statico e 12A di assorbimento. Ti tengo aggiornato sugli sviluppi

[flyer]

Originalmente inviato da Oldman76

Ciao Flyer
con 2 fili da 0.4 non dovresti avere problemi a fare 10 spire, ma se fai una configurazione lrk io proverei con qualcosa tipo 8-9 spire da 0.6 avresti una sezione nettamente superiore a tutto vantaggio dell'efficenza. Sto completando un motore per un piccolo pylon in depron, statore da 22mm 10 magneti avvolgimento lrk ho messo 8 spire da 0,63 per dente, non ho misurato i giri, ma con una 5x3 apc glow (quelle che si usavano sui cox) sembra una turbina, 310 gr di tiro statico e 12A di assorbimento. Ti tengo aggiornato sugli sviluppi

Ciao Oldman, ti ringrazio per le informazioni ... oggi ho fatto qualche test ed ho gia combinato un guaio :-( mi sono fumato un regolatore da 18 ampere stupidamente. Succcede, ma il fatto curioso è che non so bene cosa sia successo. Dunque ho avvolto lo statore con due fili da 0.35 per 8 spire ed ho messo sulla campana 8 magneti volevo ottenere un rapporto riduzione di 4. Ho avvolto con schema AaABbBCcC ed ho connesso a delta.

Per la fretta ho fatto la cazzata di non alimentare come faccio di solito con l'alimentatore da banco con il limitatore di corrente a 5 ampere ma ho usato il pacco batterie 3S da 11.1 volt. Ho collegato il tutto è dopo i bip iniziali ho appena spostato lo stick per farlo partire .. lui è partito ma dopo un istante il regolatore ha fumato *#&% damn ... bruciati due mosfet di potenza. Eppure non era nemmeno salito di giri .. boh ... smonto il motore .. lui non si è fatto assolutamente nulla gli avvolgimenti sono perfettamente sani al che visto che il regolatore si è immolato per la scienza decido di ricavare quanti piu dati possibili per capire cosa è successo e faccio le seguenti cose ..

1) Misuro con il milliohmetro la resistenza di tutte le coppie di fasi AB AC BC e tutte sono da 40 mOhm. Faccio due conti .. sono 8 spire per tre denti quindi 24 spire di filo .. una lunghezza di circa 70 cm per ciascuna fase .. due conduttori da 0.35 e mi vengono teorici 60 mOhm di resistenza. La connessione a delta porta 2R//R=40 mOhm torna perfettamente. Controllo i corti tra statore e fasi .. nulla .. tra statore e campana nulla

2) Monto il motore sul mandrino del trapano da modellimsno e lo faccio girare collegando l'oscilloscopio tra due fasi AB (e poi anche le altre coppie) e osservo
Vpicco = 1.3 Volt e periodo dell'onda sinusoidale = 1.2 msec
Poichè ci sono 4 coppie magnetiche ci vogliono 4 giri elettrici per un giro meccanico quindi il periodo di un giro è 1.2*4 = 4.8 msec
La frequenza di rotazione del trapano è quindi di 208.3 giri/sec che sono 12500 giri/min. A questo punto mi calcolo la Kv con la formula

Kv = RPM / (Vpicco*1.41*0.95) e scopro che è 7178 !!!!!!

Azz .. dico .. a 11.1 Volt ho chiesto al motore di girare a 79676 giri al minuto, probabilmente meccanicamente non poteva girare a quella velocità .... pero' non mi spiego perchè a questo punto il regolatore è saltato .. sicuramente ha superato 18 ampere .. ma cosa è successo esattamente ????
Il regolatore era un vecchio Jeti Rosso brushless e immagino non fosse protetto in temperatura. Però devo capire l'esatto meccanismo che ha portato alla distruzione per evitare il ripetersi del fenomeno ...

Tu che ne pensi ?

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Aggiornamento della situazione :

Ho riparato il regolatore rotto sostituendo due IRF7813 e questa è la prima buona notizia.

La seconda è che ho riavvolto nuovamente il motore incriminato con la seguente configuazione :

Statore 9 poli 20 mm
10 Magneti 1 mm N50
13 spire 0.4 mm avvolti AaABbBCcC
Configurazione ad Y
Ho ottenuto il seguente risultato

Resistenza 190 mOhm
Kv 2300
A vuoto
@7.4 Volt 17020 RPM
@11.4 26220 RPM

Ho misurato la trazione ottenuta con un elica 4x3.2 Graupner Speed Cam Pro
e con 3 celle si aggira intorno ai 210 grammi

Purtroppo però il motore è inusabile a scopi pratici in quanto il motore non ha cuscinetti a sfera ma gira su bronzine e con un alto numero di giri l'attrito meccanico è elevato e a vuoto assorbe gia 1.6 Ampere
Con l'elica scalda parecchio e assorbe circa 5 Ampere. Probabilmente si romperebbe in volo per l'elevata temperatura.

:-) Flyer

[Oldman76]

ciao Flyer, scusa se non ti ho risposto prima.
allora, il primo motore a mio parere aveva una sezione troppo piccola, 2 o.35 paralleli hanno un superficie pari a poco più che 0,43mmq. Del botto del regolatore, non saprei, aver superato la corrente massima non credo visto che con la sezione del conduttore avresti dovuto arrostire gli avvolgimenti, prima friggere il regolatore, strano. Per le prove io uso un trixx da 50A comprato su e bay per 2 soldi, ha la protezione termimca, e dato la sua potenza ti dà qualche attimo in più in caso di corto. Poi in base agli assorbimenti scelgo il regolatore, ma il primo test li faccio sempre sul mulo, se poi schiatta, ne prendo un altro, li jeti li uso per volare. per il secondo motore, una domanda, Hai forato la campana? il fatto che scaldi è anche dovuto, come hai detto tu alle bronzine, se hai tornio o fresa o puoi farti fare il lavoro ti conviene estrarre la bronzina dal supporto in ottone, ricavare le sedi dei cuscinetti e recuperare i sudetti da una ventola per cpu( se trovi quelle dei server sono le migliori! montano cuscinetti stagni ad alta velocità, alcuni addirittura ceramici, e hanno il foro interno a da 3mm)Io ho diversi supporti modificati, fammi sapere il diametro del foro sullo statore, magari ne ho uno adattabile

[flyer]

Originalmente inviato da Oldman76

ciao Flyer, scusa se non ti ho risposto prima.
allora, il primo motore a mio parere aveva una sezione troppo piccola, 2 o.35 paralleli hanno un superficie pari a poco più che 0,43mmq. Del botto del regolatore, non saprei, aver superato la corrente massima non credo visto che con la sezione del conduttore avresti dovuto arrostire gli avvolgimenti, prima friggere il regolatore, strano. Per le prove io uso un trixx da 50A comprato su e bay per 2 soldi, ha la protezione termimca, e dato la sua potenza ti dà qualche attimo in più in caso di corto. Poi in base agli assorbimenti scelgo il regolatore, ma il primo test li faccio sempre sul mulo, se poi schiatta, ne prendo un altro, li jeti li uso per volare. per il secondo motore, una domanda, Hai forato la campana? il fatto che scaldi è anche dovuto, come hai detto tu alle bronzine, se hai tornio o fresa o puoi farti fare il lavoro ti conviene estrarre la bronzina dal supporto in ottone, ricavare le sedi dei cuscinetti e recuperare i sudetti da una ventola per cpu( se trovi quelle dei server sono le migliori! montano cuscinetti stagni ad alta velocità, alcuni addirittura ceramici, e hanno il foro interno a da 3mm)Io ho diversi supporti modificati, fammi sapere il diametro del foro sullo statore, magari ne ho uno adattabile

Ciao Old, purtroppo il tornio è l'elemento che manca alle mie attrezzature visto il suo costo non proprio contenuto e la sua diciamo limitata portabilità visto il suo peso che mi costringerebbe a metterlo fisso da qualche parte .. e la moglie non è proprio d'accordo... ma prima o poi me lo faccio

I cuscinetti li ho gia .. ne ho comprati diversi tempo fa da gobrushless. Posso partire da zero togliendo tutto il gruppo bronzine e nel foro dello statore realizzare un supporto con un tubetto di ottone con dentro i cuscinetti come ho gia fatto altre volte. Probabilmente appena ho un po di tempo libero lo faccio.

Ciao, Flyer

[flyer]

Originalmente inviato da flyer

Ciao Old, purtroppo il tornio è l'elemento che manca alle mie attrezzature visto il suo costo non proprio contenuto e la sua diciamo limitata portabilità visto il suo peso che mi costringerebbe a metterlo fisso da qualche parte .. e la moglie non è proprio d'accordo... ma prima o poi me lo faccio

I cuscinetti li ho gia .. ne ho comprati diversi tempo fa da gobrushless. Posso partire da zero togliendo tutto il gruppo bronzine e nel foro dello statore realizzare un supporto con un tubetto di ottone con dentro i cuscinetti come ho gia fatto altre volte. Probabilmente appena ho un po di tempo libero lo faccio.

Ciao, Flyer

Ciao Old, aggiornamento sul motore. Finalmente l'ho smontato tutto ho sostituito la bronzina con un tubetto di ottone con dentro due cuscinetti ed ho rimontato il tutto però avvolgendo solo 12 spire invece di 13.

Ho ottenuto i seguenti risultati Kv 2400 resistenza 165 mOhm assorbimento a vuoto 0.9 Ampere. Praticamente l'assorbimento è sceso quasi alla metà di quello di prima, segno che gli attriti sono stati ridotti.
Però c'è qualche cosa che non mi torna nel suo funzionamento. Parte bene e gira bene .. ed ho misurato anche il tiro con un elica 4x3 graupner speed cam con una lipo 3s da 1350 mAh che è pari a 200 grammi.
Ho graficato l'assorbimento del motore con il registratore digitale ed ho visto che nel momento in cui spingeva 200 grammi assorbiva circa 10 Ampere.
Risulta un enorme sbilancio di potenza in quanto a circa 100 watt in input corrisponde solamente 200 grammi di spinta. A naso non va. Dovrebbe o assorbire meno o spingere di piu.
Sicuramente l'elica ad alto numero di giri è stallata e quindi molto inefficiente ma nonostante questo lo sbilanciamento è ancora maggiore.
Ho simulato con il programma Propeller Selector un elica 4x3 che gira a 22300 giri da fermo (airspeed 0) per avere 200 grammi di spinta che è il dato sperimentale ed ho ottenuto che la potenza assorbita è circa 38 watt e l'efficienza dell'elica è circa 0.47 % quindi sull'elica ci vanno 0.18 Watt circa.
Aumentando l'airspeed si raggiunge la massima efficienza dell'elica quando airspeed è circa 87 Km/h. In queste condizioni il motore che gira sempre a 22300 giri sviluppa 83 grammi di trazione assorbendo 24.3 Watt di cui 19.7 vanno in potenza meccanica sull'elica. L'efficienza dell'elica è quindi circa 81%.
Anche nel peggiore dei casi da fermo la potenza assorbita dall'elica è di solo 38 watt quindi siccome in quelle condizioni la batteria erogava 10 Ampere viene fuori un efficienza del 38% sotto carico che secondo me è troppo bassa.
In buona sostanza non riesco a far quadrare i dati sperimentali della misura con quelli teorici calcolati. Ovvio che non saranno mai precisi ma a grandi linee devono tornare.
Dov'e l'errore secondo te .. sempre che ci sia un errore ovviamente. O il motore ha davvero un efficienza del 38% sotto carico ?
Come li interpreti i dati ... ti sembrano normali ?

[Oldman76]

ciao Flyer
ho letto il post e devo dire che non saprei che pesci prendere, sicuramente dal punto di vista elettrico non hai problemi, altrimenti avresti letto valori anomali sulla resistenza interna delle bobine, anche dal punto di vista dell'array magnetico mi sembra ok e ciò è confermato dal basso assorbimento a vuoto. Una domanda, l'elica l'hai montata lato campana? Se così non fosse il problema potrebbe essere la trazione esercitata dall'elica che forza la campana(nella zona di attacco dell'albero) contro il cuscinetto, generando attriti che aumentano all'aumentare dei giri(e della spinta). Ciò è compatibile col basso assorbimento a vuoto(dato che non c'è nessuna forza assiale che tende a far slittare l'albero). A me è successo tempo fà su un motore dove avevo montato l'elica(traente) dal lato opposto della campana, il motore scaldava di brutto, fin dai primi secondi di funzionamento! Quello che mi ha fatto venire il dubbio è stato il fatto che la parte più calda era, stranamente, il supporto dei cuscinetti e non lo statore. Girandolo a mano non si percepiva nessun attrito, e solo smontando la campana mi sono accorto che il labbro di tenuta dell'albero motore , sotto trazione, ruotava contro la schermatura del cuscinetto anteriore(la superficie era chiaramente segnata). ho messo uno spessore di rame da 0.1 ricavato dalla guarnizione di testata di un glow, in modo che il labbro della campana spingesse sul mozzo interno del cuscinetto, e dal quel momento non ho avuto problemi.

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Originalmente inviato da Oldman76

ciao Flyer
ho letto il post e devo dire che non saprei che pesci prendere, sicuramente dal punto di vista elettrico non hai problemi, altrimenti avresti letto valori anomali sulla resistenza interna delle bobine, anche dal punto di vista dell'array magnetico mi sembra ok e ciò è confermato dal basso assorbimento a vuoto. Una domanda, l'elica l'hai montata lato campana? Se così non fosse il problema potrebbe essere la trazione esercitata dall'elica che forza la campana(nella zona di attacco dell'albero) contro il cuscinetto, generando attriti che aumentano all'aumentare dei giri(e della spinta). Ciò è compatibile col basso assorbimento a vuoto(dato che non c'è nessuna forza assiale che tende a far slittare l'albero). A me è successo tempo fà su un motore dove avevo montato l'elica(traente) dal lato opposto della campana, il motore scaldava di brutto, fin dai primi secondi di funzionamento! Quello che mi ha fatto venire il dubbio è stato il fatto che la parte più calda era, stranamente, il supporto dei cuscinetti e non lo statore. Girandolo a mano non si percepiva nessun attrito, e solo smontando la campana mi sono accorto che il labbro di tenuta dell'albero motore , sotto trazione, ruotava contro la schermatura del cuscinetto anteriore(la superficie era chiaramente segnata). ho messo uno spessore di rame da 0.1 ricavato dalla guarnizione di testata di un glow, in modo che il labbro della campana spingesse sul mozzo interno del cuscinetto, e dal quel momento non ho avuto problemi.

Francamente questo problema mi sta arrovellando da ed ho fatto altre osservazioni.
Ho rilevato con batteria 3S cosa succedeva al variare dello stick da posizione 0 a salire trascrivendo tutti i dati che potevo osservare. RPM li ho misurati con un tachimetro ottico ma sto aspettando un aggeggino da hobby king per la misura diretta in-circuit. I dati sempre con elica Speed Cam 4x3 Graupner sono

Volt Ampere RPM Thrust
10.61 0.8 10500 20 gr Stick al minimo dopo l'avvio
10.47 1.0 13200 50 gr
10.20 2.5 15400 70 gr
10.14 3.1 16500 90 gr
8.9 3.9 18000 100 gr

A questo punto ho cambiato batteria perchè l'altra si era scaricata ed ho fatto altre due misure salendo sempre con lo stick

11.6 4.9 20000 120 gr
11.4 6.2 20200 130 gr stick a 80%

A questo punto osservando mi sono reso conto che a partire da questo punto i consumi iniziavano a salire molto (e anche i giri)

Il ginocchio di salita della corrente corrisponde al punto in cui l'elica inizia a cercare di tirare fuori la campana che inizia a muoversi. Dietro però sull'asse posteriore c'e una sieger che blocca la fuoriuscita battendo sul supporto del cuscinetto. In effetti sembra come hai detto tu che l'attrito meccanico a questo punto prenda il sopravvento e surriscaldi il motore. Maggiore è il tiro maggiore è l'attrito della sieger sul supporto e quindi anche la coppia resistente e di conseguenza aumenta la corrente oltre il calore.
Ovviamente la sieger non la posso togliere in quanto altrimenti la campana verrebbe strappata via dall'elica. Mi domando a questo punto come faccio ad evitare il problema !!! Da qualche parte la sieger deve sbattere per forza se vuole trattenere l'asse.
Probabilmente in situazione reale in volo il fenomeno non dovrebbe verificarsi in quanto il motore trascina il modello in avanti e quindi la campana non viene forzata come avviene quando è bloccato al banco. Certo è pero' che sarebbe meglio trovare un sistema di bloccaggio che non preveda una sieger che sbatte ma come ?

Ora faccio delle foto della parte posteriore cosi' come è fatto

[flyer]

Ecco le foto, dentro la campana sull'asse ho messo dei distanziatori da 0.1 mm che assicurano che non ci siano contatti con la parte fissa del cuscinetto e con il supporto.
Posteriormente in uscita dal cuscinetto ce solo la sieger distanziata di circa 1 mm dal cuscinetto quindi gira senza toccare.

Comunque ho misurato meglio la trazione ed ho verificato che il motore con batterie cariche arriva a spingere oltre 230 grammi con un elica 4x3. Sul sito della castle creation c'e un programma di calcolo on line ed usando quello mi torna il valore misurato di 230 grammi con 10 ampere di assorbimento.