Úprava motora MIG 400

Ako dráhový automodelár som sa naučil upravovať bežne dostupné jednosmerné elektromotory pre zvýšenie ich výkonu, predĺženia životnosti alebo zmeny ich charakteristiky, či už zvýšenia krútiaceho momentu alebo najčastejšia zvýšenia otáčok. Po prechode k RC autám som získané skúsenosti využíval pri úpravách motorov Mabuchi 380 a Mabuchi 540 pre seba a svojich klubových kolegov, až pokým sa k nám nezačali dovážať podstatne kvalitnejšie a výkonnejšie motory.
Rozhodol som sa zopakovať si proces úpravy elektromotora na MIG 400 a overiť si jeho chovanie v modele lietadla, konkrétne v elektrovetroni. Prinášam detailný návod na úpravu vrátane fotodokumentácie. Pokiaľ ste fanúšikom jednosmerných motorov, môžete si to vyskúšať. Úprava motora je celkom jednoduchá a napísať tento článok trvalo podstatne dlhšie.

Prečo vlastne motor upraviť?
Aby bol lepší, ako príde z výroby.

Úpravou motora môžeme dosiahnuť zvýšenie jeho krútiaceho momentu, teda sily, ktorou krúti vrtuľu. Alebo môžeme zvýšiť otáčky motora, teda dosiahnuť vyššiu rýchlosť letu modelu. Pretože elektromotor nie je perpetum mobile, každá takáto úprava bude sprevádzaná zvýšením odberu prúdu z akumulátora, čo môže znamenať skrátenie doby letu, možnosť zvýšeného zahrievania regulátora aj motora a v prípade slabých batérií, ktoré s pôvodným motorom pracovali na hranici svojich možností, aj ich prípadné poškodenie, resp. skrátenie životnosti.

Najnáročnejšiu, ale aj najúčinnejšiu úpravu elektromotora, previnutie kotvy, vynecháme. Vyžaduje si to nie len mať k dispozícii vhodný drôt vhodného priemeru na previnutie, ale aj isté prípravky, vhodné je kotvu po previnutí aspoň staticky vyvážiť. V čase dostupných strieďákov by to bola asi naozaj zbytočná investícia, najmä časove. Najmä preto, že jednosmerné motory majú jedno kritické miesto a tým je kolektor (komutátor) a uhlíky a u upravených motorov odchádzajú ako prvé na zvýšené namáhanie, na ktoré neboli konštruované.

Druhou možnosťou zvýšenia výkonu, často využívanou u jednosmerných elektromotorov, že zmena časovania. Je to čosi ako predstih u spaľovacích motorov. Uhlíky privádzajú cez kolektor prúd do rotora v definovanej polohe voči magnetom a pokiaľ pootočíme uhlíky proti smeru otáčania motora, môžeme zvýšiť otáčky motora a aj jeho silu v oblasti vyšších otáčiek, pri väčšej záťaži sa ale motor menej ochotne rozbieha z nízkych otáčiek. Ak by sme uhol natočenia prehnali, podstatne by sa mohol zvýšiť odber motora bez zvýšenia otáčiek a teplo by ohrozovalo motor. Súčasne takto upravený motor má nižšie otáčky pri opačnom smere otáčanie, pretože vtedy sú vlastne uhlíky natočené po smere otáčania. Kvalitnejšie motory majú možnosť plynulého nastavenia „predstihu“, na „plechovkách“ je možnosť jednoduchého nastavenia časovania na oba smery.

Treťou možnosťou, ako zvýšiť výkon motora je zníženie strát v ňom. Ložiská necháme tak, výmena sintrovaných klzných za guličkové nemá význam. Zameriame sa na vzduch. Teda vzduchovú medzeru medzi magnetmi a rotorom. Sila magnetov totiž s nárastom veľkosti medzery medzi magnetmi a rotorom neklesá lineárne, ale kvadraticky. So zdvojnásobením medzery klesne nie na polovicu, ale na štvrtinu. Poďme na to ale pekne po poriadku.

UpravaMig400-02

Motor postavíme na vhodnú podložku, v tomto prípade prázdnu cievku od Omniporu na záves kormidiel. A pripravíme si úzke kliešte na odhnutie prelisov držiacich zadné veko k plášťu motora. Ide to celkom ľahko.

UpravaMig400-03

Pripravíme si jeden špendlík a dve skrutky M2. Poslúžia nám na odklopenie držiakov uhlíkov a ich zaistenie, aby sme ich nezohli pri vyberaní zadného čela.

UpravaMig400-05

Špendlíkom v otvore zadného čela odchýlime plechové perko s uhlíkom a vložením skrutky ho zafixujeme. Pozor, veľmi netlačte, lebo by ste mohli perko zdeformovať a potom by uhlík nepriliehal ku kolektoru. Rovnako postupujte s druhým uhlíkom.

UpravaMig400-07

Keď sú oba uhlíky zafixované, jemným tlakom na hriadeľ motora opatrne vysunieme zadné čelo z plášťa a vyberieme ho. Potom vytiahneme aj rotor. Niektoré pramene tvrdia, že jeho vybratím sa preruší magnetický tok a magnety začnú slabnúť. Keďže nepredpokladám, že motor budete upravovať celú zimu, tak sa dohodnime, že sa na to vykašleme a nijaký magnetický pliešok tam strkať nebudeme.

UpravaMig400-11

Magnety v plášti držia na jednej strane prelisy plášťa a na druhej oceľové perko. Toto musíme vybrať. Vytiahnuť nepôjde, musíme ho vytlačiť tenkým skrutkovačom cez otvory v prednom čele motora. Potom vyberte jeden z magnetov.

Na zmenšenie vzduchovej medzery medzi magnetmi a rotorom použijeme tenké oceľové plechy, ktoré vložíme medzi magnety a plášť motora. Už roky s úspechom používam starý zlomený vysúvací oceľový meter, ktorý je tak akurát prehnutý, aby sa vošiel medzi magnety a plášť a pritom nikde neostala medzera. Nastriháme si dva kúsky rovnakej dĺžky, ako sú magnety, vložíme pod magnety a vtlačíme zaisťovacie pierko. Pre istotu medzi magnety ešte vložíme drevenú paličku, napr. rukoväť malého kladivka a dobre pritlačíme magnety ku stene. Potom vložíme rotor, pričom dbáme, aby mám z neho nespadla ani jedna z podložiek, ktoré sú na oboch koncoch a skúsime rotorom potočiť, či viditeľne nedrhne. Ak nie, nasadíme zadné čelo so stále podopretými držiakmi uhlíkov a skúsime opäť rotorom potočiť. Nesmie nikde drhnúť. Ak drhne, čelo zložíme a vyberieme magnety a prípadne prihneme plechy alebo musíme zohnať tenšie pliešky. Ak je všetko v poriadku, môžeme odstrániť skrutky M2 držiace uhlíky a zaistiť zadné čelo.

UpravaMig400-15

Motor položíme na pootvorený zverák predným čelom dole a na hranu plášťa na štyroch miestach oceľovým skrutkovačom poklepaním malým kladivkom prihneme plášť k čelu. Tým je práca na úpravách motora hotová.

Ešte ostáva motor zabehnúť. Ja to robím tak, že do motora pustím z trafa z vláčika pár voltíkov a nechám ho pomaly bežať, pričom kontrolujem teplotu motora a občas ho nechám vychladnúť. Niekedy, keď je motor v prevodovke, ho nechám pomaly bežať s malou vrtuľkou (6 x 3) asi dvoje baterky GP1100. Na trafe som motor zabiehal celkom asi tri hodiny. Prečo je potrebné plechové jednosmerné motory zabiehať, nechám na vysvetlenie odborníkovi:


Milan Porkristl ml13.07.2006 11:42:15e-mailwwwinfo
| odpověď

Re: Záběh elektromotoru

proto aby komutátor fungoval tak jak má (tzn. nejiskřil, nehřál, ale aby nepůsobil jako bubnová brzda ) je třeba aby:
uhlíky měly správné rozměry
materiál uhlíků měl vhodné kluzné vlastnosti
uhlíky měly optimální vodivost
byl správný přítlak
lamely byly z vhodného typu komutátorové mědi

je třeba si všimnout „optimální“ – komutátor, ač to nevypadá je poměrně složitá věc, velmi citlivá na vzájemnou kombinaci materiálů a rozměrů – pokud se cokoli změní, většinou bývá odezvou dramatická změna chování (zejména nízká životnost).

uhlíky (obvykle) mají dva rozměry, šířku a délku. Šířka zajištuje to, že komutace neprobíhá skokově – nekomutuje se pouze na hranách, ale lamely jsou „přepínány“ za pomocí ohmického odporu uhlíku, který se mění s tím jak za chodu „putuje“ mezera pod uhlíkem. Když je uhlík zbytečně široky, je třeba neúměrná přítlačná síla – narůstají pasivní odpory (a další problémy). Když je uhlík úzký, komutace probíhá skokově, uhlík neodvádí teplo z hran, výsledek je opal lamel a opět mizerná komutace. Druhý rozměr (ve směru hřídele motoru) dělá zatížitelnost (průřez je a x b, dotyková plocha také), zatížitelnost je skoro lineární s zmenou rozměru, ale opět nic není zadarmo, takže na nárůstem délky je třeba zvýšit přítlak a tím se opět zvyšuji pasivní odpory.
———-
Běžné „plechovky“ jsou motory, kde se požaduje výborná cena, životnost obvykle cca 500h (viz datasheet). přičemž pro tyto parametry je navržena i komutace. Uhlíky jsou s pohybem po kružnici – levnější řešení než vodítka a „nějaké“ pružiny. Takováto komutace je použitelná, ale vzhledem k kinematice pohybu uhlíku nelze použít uhlíky s tvarem dle radiusu komutátoru – nešlo by to v serií dostatečně přesně smontovat. Proto mají uhlíky tvar takový, aby se co nejrychleji zvětšoval rozměr ve směru pohybu – neopaluji se hrany lamel, jako kdyby byl uhlík zcela rovný, s přímkovým dotykem. Toto se stane velmi rychle, problém je ale v tom, že ikdyž se dotýká uhlík dostatečnou šířkou, střední část je stále ve vzduchu, motor sice nejiskří, ale je velmi citlivý na přetěžování. Po nějaké době se uhlík zaběhne do tvaru celého radiusu, pak lze komutaci zatěžovat naplno.
———-
Takže tento tvar je cílený, proto, aby v prvých okamžicích běhu nedocházelo k opalu hran lamel, ale dotyková plocha se zvětšovala co nejrychleji, ale nejprve ve směru pohybu, potom až ve směru délky.

Milan Porkristl ml13.07.2006 11:48:15e-mailwwwinfo
| odpověď

Re: Záběh elektromotoru

Milan Porkristl ml (13.07.2006 11:42:15): je třeba si i uvědomit, že dvoupól s kotvou s třemi drážkami (tři pólové nástavce) je to nejjednodušší a nejlevnější řešení, které se ještě točí . čím je více lamel, tím je komutace plynulejší, napěťové skoky jsou nižší, tím lze použít víc obdélníkové uhlíky (užší a delší). Ty se lépe zabíhají, lépe chladí, lépe vedou, lépe všechno.

Prostě když má být cena nejnižší možná, je konstrukce podřízená ceně a chování výrobku pak tomu odpovídá.
Musí se použít široké uhlíky a tím je pevně dáno mizerné chování bez záběhu, vysoký západkový efekt a vůbec všechny negativní vlastnosti.

Keď je teda motor dostatočne zabehnutý, nič nebráni jeho montáži do modelu.

Nechajte komentár

Môžete použiť nasledovné HTML značky a atribúty: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>