schema's en tekeningen

BELANGRIJK: Ik heb geen enkel bezwaar tegen het nabouwen van de hier beschreven motoren of het herhalen van deze experimenten.
MAAR houd dan wel rekening met het volgende:
Deze "brushless pages" zijn niet bedoeld als een bouwbeschrijving. Het is meer een voorbeeld
om te laten zien wat mogelijk is met simpele experimenten en eigenbouw.
Als je zelf gaat bouwen, én een bruikbaar eindresultaat wilt, zul je daarbij toch wat eigen creativiteit moeten gebruiken.
Wees voorzichtig met je regelaar, het risico op schade daaraan, door verkeerde polariteit of kortsluiting is groot.
Ik draag geen enkele verantwoording voor het wel of niet behalen van een goed eindresultaat of ontstane schade aan wat of wie dan ook

1= een aangepaste pincet om een magneetje op zijn plek te houden tijdens het lijmen.
2= een tooltje met aluminium punt om een magneetje te verschuiven.
3= een tooltje met messing punt om een druppeltje secondenlijm aan te brengen.

Het verlijmen van naast elkaar gelegen en
gelijk gepoolde magneten is lastig.

Zo kun je het doen:

Plaats eerst één magneetje, (of twee in
elkaars verlengde, als dat moet), in de rotor,
exact op de plaats waar elke magneetpool
moet komen.

Deze blijven voorlopig op hun plaats door
hun eigen magnetisme.

Denk om de juiste magnetische polariteit
van elk magneetje!
Ik heb door middel van een zwart of blauw
streepje met een permanent marker op
elk magneetje voor mijzelf aangegeven wat
zijn polariteit is.

Plaats ze heel nauwkeurig, op exact gelijke
afstanden van elkaar.
(Met een op maat gemaakte spacer, zie foto)
Lijm dan elk van die magneetjes vast met
een beetje seconden lijm.

Ik heb bison industrie seconde lijm 7,5g
gebruikt, en ben er tevreden over.

Plaats dan het volgende magneetje ongeveer
waar die moet komen, klem vast met een
daarvoor geschikte klem. (pincet, zie foto's)
Schuif dit magneetje met klem en al op zijn
goede plek, en breng wat seconden lijm aan
rondom dit magneetje, en vast zit die.

Doe hetzelfde met de eventuele volgende
magneetjes.
Let steeds weer op de juiste magnetische
polariteit van elk magneetje!
Als alle magneetjes op hun juiste plek
vastzitten, kun je eventueel nog wat extra
lijm aanbrengen.

Wat is een brushless/sensorless systeem?

Brushless betekent borstelloos, = zonder (kool)borstels.

Bij elektromotoren mèt borstels, zorgen deze borstels, samen met de collector ervoor dat
de spoelen in de motor op het juiste tijdstip de juiste spanning krijgen.
Zo'n motor is het simpelste te construeren met ronddraaiende spoelen en stilstaande magneten.
Zou je dat andersom willen dan had je nog twee extra borstels nodig.......

Dat de spoelen in de motor op het juiste tijdstip de juiste spanning krijgen, heet commutatie.

Bij een brushless motor zorgt de elektronica in de regelaar voor de commutatie.
Er zijn dus geen borstels meer nodig! Geen borstels die heet worden en slijten....
Bij een brushless motor staan de spoelen stil, en draaien de magneten.

Zo een brushless motor heeft de beste (aanloop) eigenschappen als hij als
driefase-synchroon motor ontworpen en gebouwd wordt.

Om de commutatie goed te verzorgen moet de regelaar precies weten wat de positie van
de magneetpolen is ten opzichte van de stator spoelen.

Bij de eerste brushless systemen gebeurde dit door middel van hall sensoren, die konden "aanvoelen"
hoe de rotor positie was. Een prima systeem, je had alleen wat extra draden nodig voor de sensoren.

Met de komst van de microprocessor werd het praktisch haalbaar dat de regelaar zonder extra
sensoren de rotor positie kan detecteren en berekenen.
Zo een regelaar heet Brushless/Sensorless en "leest" de rotor positie via de drie motorspoelen,
waardoor ook de motorstroom loopt.

De driefase synchroon motor en "omloop-verhouding".

In een driefasemotor (ook wel draaistroommotor genoemd) wordt door een speciale wisselspannings-
aansturing een ronddraaiend magneetveld gecreëerd in de ruimte waarin zich de rotor bevindt.
De rotor van onze "brushless" motoren bevat magneten die de rotorpolen vormen.
De rotor magneet-polen, draaien met exact dezelfde snelheid en positie rond als het draaiveld.
Zo een motor wordt daarom een driefase-synchroon- motor genoemd.
Op de volgende site staan mooie animaties van zo een 2-pool motor en een 4-pool motor.

In zijn meest simpele vorm heeft zo een motor een 3-polige stator, en een 2-polige rotor.
Of een 6-polige stator en een 4-polige rotor.
Als het draaiveld één omwenteling heeft gemaakt, heeft de rotor ook één omwenteling gemaakt.
Zo een motor heeft een omloopverhouding van 1:1.

Bij zo een 3-polige stator kun je ook een 4-polige rotor toepassen. Omdat er hier 4 magneetpolen zijn, hoeft
de rotor maar een halve omwenteling te maken per één stator-draai-cyclus. De stator heeft dan evenveel
magneten zien passeren als bij één omwenteling van een 2-pool rotor.
Deze motor heeft een omloopverhouding van 2:1.
(Dit is een enigzins versimpelde uitleg, in detail niet helemaal correct.)

Het aantal statorpolen is altijd 3 of een veelvoud daarvan. (vanwege de 3-fasen)
Het aantal rotorpolen is altijd 2 of een veelvoud daarvan. (vanwege de 2 polen van een magneetveld)

Zo heeft ook een motor met een 6-polige stator en een 8-polige rotor een omloopverhouding van 2:1.

Bij een 6-polige stator kun je ook een 10-polige rotor toepassen. Die heeft een omloopverhouding van 5:1.

Een motor met b.v. een omloopverhouding van 5:1, vergeleken
met een motor met een omloopverhouding van 1:1,
zal bij een heel wat lager toerental een heel wat hoger koppel kunnen leveren.
Ook het maximale rendement zal bij een heel wat lager toerental bereikt kunnen worden.
Je kunt dus een flink grotere propeller toepassen.
En toch is zo een motor nog steeds in staat flink hoge toerentallen te halen.

Wat bedoel ik met misfire?

Misfire of overslaan, je merkt het als:
-Het motortoerental blijft steken (neemt niet meer toe) terwijl je nog maar op half gas zit.
-Het motortoerental wordt dan ook meestal onregelmatig, of de motor slaat af.
-De motor kan ook vreemde piepgeluiden produceren.
-De motorstroom neemt wel (flink) toe en de motor wordt abnormaal heet.

Wat gebeurt er bij misfire?
de regelaar gaat sroompulsen afgeven die niet meer overeenkomen met de positie van de magneten t.o.v de statorpolen.

Hoe ontstaat misfire.

Het gaat hier om een sensorloos systeem.

Dat betekent dat de regelaar de positie van de magneten van de rotor moet detecteren aan de hand
van spanningen die worden opgewekt als de magneetpolen de statorspoelen passeren.

Dit "positie signaal" moet door de regelaar gemeten kunnen worden tussen zijn eigen motorstroompulsen door.
Want de regelaar is ook continu bezig flinke stroompulsen in diezelfde statorspoelen te pompen.

Je kunt je voorstellen dat de relatief kleine positie-signalen kunnen "verdrinken" in
stoorsignalen veroorzaakt door (bij gasgeven) de steeds sterker motorstroompulsen.

De in de regelaar voorgeprogrammeerde "timing" heeft ook een belangrijke invloed op zijn
positie-detecteer vermogen, in combinatie met de gebruikte motor.
Deze "timing" hoort namelijk bij een bepaald type motor.

Tips voor het minimaliseren van misfire.

1-Gebruik een regelaar die geschikt is voor de motor.
-Een "klassieke" brushless sensorless regelaar is meestal ontworpen voor "klassieke"
motoren met een 3-polige stator en 2-polige rotor!
-Een CDROM motor loopt pas goed met een voor kleine motoren geschikte regelaar, bv JES 6A-3p
-Een LRK motor loopt ook alleen maar goed met een lrk-geschikte regelaar.

2-Zorg ervoor dat de hele motor nauwkeurig,stabiel en symmetrisch gebouwd is.

De volgende tips moeten er voor zorgen dat de "positie-signalen" sterker worden.

3-Gebruik NEODYM magneten van maximale sterkte.

4-Probeer alle ruimte in de rotor op te vullen met magneten.*

5-Maak de luchtspleet tussen magneten en stator zo klein mogelijk. (0,1-0,2mm.) **

6-Gebruik geen te brede magneten, de gemiddelde luchtspleet wordt dan groter.
gebruik liever meerdere smalle magneten

7-Een wat grotere motor heeft meestal minder last van misfire.

8-Als je een regelaar gebruikt voor "traditionele" binnenlopers (omloopverhouding 1:1):
-Hoe kleiner de omloopverhouding, hoe kleiner de kans op misfire.

*: Op deze Duitse site wordt gezegd dat:
Als de magneten van de naast elkaar liggende polen te dicht op elkaar zitten, ze elkaar uitdoven, en het rendement afneemt.
In mijn experimenten heb ik hier niets van kunnen merken!
Het rendement en koppel bleef toenemen, terwijl onbelast toerental en misfire afnam tot de magneten elkaar bijna raken.
De afname van het onbelaste toerental is het bewijs dat het resulterende magneetveld nog steeds toegenomen is!
Vooral de afname van misfire was voor mij zeer welkom.
Mijn motor is geen LRK. Misschien geldt de bovenstaande opmerking alleen voor een LRK motor.

**: Ook hiervan wordt op een Duitse site gezegd dat:
als de luchtspleet te klein wordt, de wervelstroomverliezen in de magneetring (te veel?) toenemen.
Kan best zijn, maar ik heb vergroting van de luchtspleet uitgeprobeerd (tot 0,25mm), en een vergroting van de luchtspleet
geeft alleen maar een verlaging van het rendement, en een merkbare toename van misfire.....