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ISTRUZIONI TAMIYA
 

Nuova sezione interamente dedicata alle istruzioni dei nostri truck.
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I MOTORI ELETTRICI
 
PREMESSA

Col termine motore elettrico si definisce una macchina elettrica in cui la potenza di ingresso è di tipo elettrico e quella di uscita è di tipo meccanico, assumendo la funzione di attuatore. Nel campo del modellismo dinamico, i motori elettrici hanno conquistato una ampia fetta di mercato e quindi di utilizzatori, fetta di mercato che nel tempo aumenta sempre piu’ a discapito dei motori a combustione interna ed esterna.Vediamo quindi di spendere due parole su motori elettrici.

 
 IL MOTORE: CHE COS'E'

I motori elettrici si dividono in due categorie, motori a spazzole e motori detti Brushless (senza spazzole). I primi hanno una diffusione maggiore specie negli automodelli, e si possono dividere in motori standard e motori modificati. I motori standard sono in genere da 7,2V e i piu’ diffusi sono del tipo Mabuchi classe 540, in origine di costruzione Americana con il nome di Johnson 540.
Questi motori ancora oggi sono dotazione delle scatole di montaggio Tamiya, hanno poco da mettere a punto o modificare, sono a cassa chiusa e l’unica cosa per fare in modo che il rendimento sia buono è far fare loro un rodaggio decente. Non hanno cuscinetti a sfere sugli assi ma delle boccole in bronzo fosforoso,girano onestamente, ma nulla più. Ci sono poi i motori modificati dove le bronzine lasciano il posto a dei cuscinetti, hanno diversi tipi di magnete, monoperm, TiCoNAl, ceramici ecc, ed hanno il numero delle spire secondo l’utilizzo del motore, hanno anche la possibilita’ di avere spazzole dette anche carboncini a mescola morbida o dura secondo gli usi. Comunque un buon motore elettrico dichiara le sue caratteristiche sulla carta, ad esempio il motore tipo” xy competition 15x2”oppure “ pinco pallino 11x5 “. Quello che dobbiamo tener conto sono i due numeri alla fine della sigla, quindi 15x2 significa che l’avvolgimento interno ha 2 fili che si avvolgono per 15 volte ,oppure il 11x5 significa che il motore ha nel suo interno 5 fili che si avvolgono per 11 volte.
Quindi da quei numeri possiamo decidere le prestazioni del motore. Meno spire = maggior potenza,pero’ maggior consumo. I normali motori come il 540 hanno un solo filo e numero di spire elevato quindi 23x1. Ne consegue che in base alle caratteristiche:
Molto conta anche lo spessore del filo degli avvolgimenti,quindi la sezione del filo è maggiore nei motori con pochi fili. Un altro parametro importante è la fase del motore, che non è possibile regolare nella serie 540. I motori di un certo valore hanno il fondello, dove sono alloggiate le spazzole , che puo’ ruotare. Quindi si puo’ variare la posizione delle spazzole rispetto ai magneti fissi del motore. Variando l’anticipo in positivo o negativo, varia la velocita’ di rotazione del motore, si puo’ aumentare la coppia ,dipende sempre quindi dall’utilizzo a cui è destinato il motore. Tutti questi motori hanno bisogno di un regolatore di velocita’ che lavora in switching, utilizzando frequenze in torno ai 5 KHz. di un certo valore hanno il fondello, dove sono alloggiate le spazzole , che puo’ ruotare. Quindi si puo’ variare la posizione delle spazzole rispetto ai fissi del motore. Variando l’anticipo in positivo o negativo, varia la velocita’ di rotazione del motore, si puo’ aumentare la coppia ,dipende sempre quindi dall’utilizzo a cui è destinato il motore. Tutti questi motori hanno bisogno di un regolatore di velocita’ che lavora in switching, utilizzando frequenze in torno ai 5 KHz.

Tutti i motori elettrici attualmente utilizzati nel settore modellistico sono definiti a "corrente continua" e possono essere con o senza spazzole (brushed, brushless). I motori a spazzole, per i grossi volumi di produzione, oltre ad essere i più diffusi sono: silenziosi, tecnicamente facili da gestire e sviluppano notevoli potenze. Le caratteristiche che li contraddistinguno sono: dimensione o (classe), il tipo di magnete e il numero delle spire. Le prestazioni dipendono quasi esclusivamente dal numero delle spire, ma considerate sempre che riducendo il numero di spire generalmente si aumentano potenze e consumi. Il principio di funzionamento di un motore elettrico è data dall’interazione di due campi magnetici che si attirano e respingono vicendevolmente. Attraverso spazzole e commutatore del motore arriva la corrente che passa poi per le spire sull’armatura. Si crea così un campo magnetico di polarizzazione opposta a quella dell’armatura: i magneti si attirano ed il motore comincia a ruotare. Quando poi le linee del campo magnetico divengono parallele, la polarizzazione è invertita ed i due campi magnetici si respingono. La semplicità della gestione di tali motori sta nel fatto che l’unica manutenzione richiesta in caso di uso non esasperato, è la periodica sostituzione delle spazzole (carboncino). La potenza dei motori viene misurata in watt (1000 watt=1 kilowatt=1.36 CV.

 
 IL MABUCHI 540

Credo che ogniuno di noi nell'ambito del modellismo elettrico abbia avuto fra le mani il fatidico cesoia_metallo.jpgmotore elettrico "Mabuchi" detto anche "540" che Tamiya ormai da anni include nei kit non solo di Truck. La caratteristica principale di questi motori è l'assoluta resistenza, infatti sono realizzati a "cassa chiusa" e quindi non è possibile poter effettuare nessun intervento di manutenzione come la sostituzione delle spazzole, delle bronzine (al posto dei cuscinetti), la modiofica dell'anticipo o la tornitura degli indotti. La famiglia dei Mabuchi 540 comprende tantissimi modelli con caratteristiche tecnico costruttive molto simili fra loro.

 
 LE CARATTERISTICHE DEL MABUCHI
Dati Tecnici Mabuchi RS-540SH

Potenza massima: 50,1 W

Corrente massima: 5,93 A

Tensione nominale: 7,2-8,4 V

Numero di giri massimo: 18000 rpm

Coppia massima: 2,345 kg x cm

Bobbinaggio: 27 x 1

 MODIFICARE L'ANTICIPO

Una delle prime modifiche a cui si pensa e l'anticipo del motore, vediamo nel dettaglio di cosa si tratta. Iniziamo subito col dire che questo tipo di elaborazione alterana i valori di coppia e potenza del motore, quindi va eseguita da persone che hanno un po di esperienza in meteria. L’anticipo indica la posizione dei carboncini rispetto ai magneti del motore, viene misurato in gradi, ed è regolabile ruotando la testa del motore rispetto alla cassa. Attenzione, non tutti i produttori danno la possibilità di variare questi valori. Ci sono motori su cui è possibile intervenire sull'anticipo in positivo o in negativo, alcuni danno solo la possibilità di variarlo in positivo.

 
 COSA OTTENGO VARIANDO L'ANTICIPO ?

Come abbiamo gia detto ogni motore viene costruito in funzione del suo utilizzo, ma è altrettanto vero che molto spesso le nostre esigenze cambiano e diventa inevitabile cercare di ottenere il massimo da quello che si ha a disposizione. Possiamo variare questi settaggi in due modi, in positivo ed in negativo, vediamo quali sono le differenze:
Aumentando l'anticipo (+)
si aumenta la velocità di rotazione dell'asse, ottenedo una maggiore ripresa del mezzo e una notevo velocità. Questa variazione porta ad un maggior consumo delle spazzole ed a una veloce usura dell'indotto e solitamente il motore tende a surriscaldarsi molto velocemente.
Diminuendo l'anticipo (-) si diminuisce la velocità di rotazione dell'asse, ottenedo una maggiore potenza ai bassi regimi e una noteve perdita di velocità del mezzo. Questa variazione porta ad un minor consumo sia delle spazzole che dell'indotto, le temperature di utilizzo rimangono basse.
Note
: Per ottenere una buona regolazione dell'anticipo bisogna valutare con attenzione il reale uso del motore, questo per determinare esattamente i valori da incrementare e quelli da diminuire.

 
 I MODIFICATI

I motori Modificati, cioè tutti quelli che non sono stock, hanno caratteristiche e costi notevolmente superiori, sono completamente smontabili ed hanno una "testa" sulla quale ci sono gli alloggiamenti delle spazzole, relative molle ed eventuali dissipatori.
La modifica di un motore elettrico è cosa da fare con cura, ovviamente i primi tentativi vanno fatti con un motore "martire". Dopo averlo smontato dovremo osservare come è fatto il collettore, controllare come sono collegati i fili dei vari avvolgimenti del rotore che fanno capo al collettore, la cosa piu' immediata è quella di usare un filo di rame a sezione piu' grande del 20% del filo esistente e avvolgere un numero di spire minore,nell'ordine del 30% in meno.
E' un metodo empirico, avvolgevo motori delle slot molti anni fa ma sempre su basi sperimentali e mai teoriche. La teoria degli avvolgimenti di un motore in CC non è difficile ma presuppone l'uso di calcoli e conseguenti materiali (li viene il complicato) perche' il lavoro possa dirsi soddisfacente. Personalmente mi limiterei ad un buon rodaggio e a scegliere una fase del motore che sia adatta allo scoo prefissato.

 
 I CONDENSATORI SUL MOTORE

I condensatori servono per eliminare i disturbi causati dal funzionamento del motore e devono essere montati con scrupolo sul motore. E' buona norma utilizzare, oltre i due condensatori che solitamente sono a corredo del motore anche un terzo. Il montaggio avviene per saldatura, e devono essere saldati in questo modo: uno fra il positivo e la cassa, il secondo fra il negativo e la cassa, mentre il terzo fra i due poli.

 
 LE SPAZZOLE DEL MOTORE

In un motore elettrico la posizione delle spazzole rispetto ai magneti è fondamentale. La possibilita' di poter spostare la posizione delle spazzole si chiama fase, la fase quindi puo' essere anticipata o ritardata, e viene comunemente definita come anticipo o posticipo di un motore elettrico. Considerando quindi un motore elettrico nel quale le spazzole sono in posizione neutra, si possono ottenere doti da velocista oppure aumentare notevolmente la coppia alle basse velocita' e quindi renderlo piu' adatto ad un truck. Per aumentare il regime di rotazione si deve anticipare il motore, però ovviamente comportando un'aumento di giri comporta anche un maggior usura delle spazzole. Ritardando il motore aumenta la coppia ed il numero di giri del motore diminuisce. Come si varia la fase del motore. Nei motori di un certo rango, il fondello del motore dove ci sono le spazzole, non è fissato saldamente alla cassa del motore ma è in grado di girare, quindi guardando il motore dalla parte posteriore girando il fondello in senso anti orario il motore anticipa, in senso orario il motore posticipa. Gli spostamenti devono essere di pochi gradi procedendo a piccoli passi. E' bene prima di fare qualsiasi spostamento segnare la posizione del fondello rispetto alla cassa cosi' da avere un riferimento certo. Da notare che se lo spostamento è di 180° il motore prima si ferma e poi inverte il senso di rotazione.

 
I CARBONCINI

Tecnicamente i carboncini hanno lo stesso principio di funzionamento delle spazzole, con l'unica differenza delle mescole e necessitano dell'interazione con le molle per aumentare/diminuire l'attrito sull'indotto. Quindi con carboncini di mescola dura, si riduce la velocità ma aumenta la durata, viceversa con carboncini a mescola morbida si aumenta la velocita ma si riduce la durata dei carrboncini a circa 1 ora di utilizzo.

 
 L' AVVOLGIMENTO

L'avvolgimento è realizzato in rame e si trova nel rotore, mentre i magneti sono fissi. I modelli più economici presentano magneti in ferrite e sono costituiti da un involucro stampato a forma di lattina (can motors) chiuso da un fondello. Non hanno generalmente parti intercambiabili e, una volta usurate le spazole, sono da gettare.La ferrite non consente elevate correnti e, in genere si hanno rendimenti modesti e basso rapporto potenza/peso. I tipi più evoluti presentano magneti pregiati, al cobalto o al neodimio, albero su cuscinetti a sfere, spazzole intercambiabili, possibilità di variare l'anticipo. Consentono potenze elvate, assimilabili a quelle dei motori a scoppio, e buoni rendimenti, purtroppo con prezzi molto elevati. Taluni sostengono, però, che la maggior durata renda, nel lungo periodo, questi motori più economici.

 
 E' POSSIBILE AUMENTARE LA VENTILAZIONE ?

L'avvolgimento non è altro che un comunissimo filo in rame (con sezione adeguata al tipo di cesoia_metallo.jpgassorbimento) che si trova sul rotore del motore. Solitamente tende a riscaldare ed in moltissimi casi è indispensabile aiutare il motore a dissipare il calore emanato per "vivere" in una condizione di temperatura ottimale. A questo scopo di recente sono stati immessi sul mercato mondiale degli specifici dissipatori, realizzati in allumio e muniti di una piccolissima ventolina di aspirazione. Sono alimentati dalla batteria del nostro modello, consumano poco sono utili ed hanno un costo molto basso (circa 8/9 euro).

 
 I MOTORI ELETTRICI HANNO BISOGNO DI RODAGGIO ?

Certamente si, rodare i motori (nuovi) è una buona abitudine, e questo vale per tutti i tipi di motori, indipendentemente se (brushed, brushless) che siano dei normalissimi 540 o degli ottimi Truck Puller. Solitamente non si ottienete un notevole incremento di potenza, ma sicuramente ne allunga la vita. Il rodaggio di un motore elettrico altro non è che l'adattamento della spazzola al collettore del rotore. Il collettore è un'anello composto da tre o quattro sezioni longitudinali elettricamente isolate tra loro. Sul collettore premono le spazzole o piu' comunemente carboncini. Il contatto tra spazzola e colletture è garantito da una molla che preme sula spazzola. Quest'ultima deve avere unaforma tale da garantire una superfice di contatto piu' ampia possibile quindi deve sposare la forma dell'anello, in pratica deve avere una forma semi circolare.Il rodaggio non fa altro che consumare il carboncino ed adattarlo al collettore. Fare un rodaggio con un carico o senza carico al motore è la stessa cosa,l'importante è non eccedere mai con il voltaggio, quindi se un motore funziona a 7,2V ,la tensione applicata potrebbe essere al max 6V. Farlo girare per un'oretta avendo cura di fermarlo per 5 minuti ogni quarto d'ora dovrebbe bastare. Se abbiamo la possibilità di inserire un amperometro in serie all'alimentazione ed al motore, dovremmo osservare che con il motore da "rodare" a 6V un'assorbimento di 600mA (.6A) e visto che la potenza è il prodotto tra VXI (tensione x corrente assorbita) la potenza espressa dal motore in quel momento è 6x0,60= 3,6W. Se applichiamo un carico,l'assorbimento salirà per esempio a 0,9A quindi 6x0,9= 5,4W dopo il rodaggio puo' darsi che l'assorbimento a vuoto non vari ma l'assorbimento con il carico sia di 0,7A quindi 6x0,7= 4,2W. Questo sta a significare che il rendimento del motore è migliorato cioè con lo stesso carico l'assorbimento è minore.

Come fare un buon rodaggio? La prima cosa da fare è fissare il motore da qualche parte, questo ci consente di farlo funzionare per qualche minuto anche in nostra assenza. Alimentiamo il motore con una tensione nominale molto bassa compresa fra i 3 e i 4,8 volt per un tempo variabile (dipende dal tipo di motore) con polarità invertite e in seguito normali.
Ma allora quali sono le parti da rodare?
Prima abbiamo detto che il cuore di un motore è composto da due elementi fondamentali: le spazzole o i carboncini e l'indotto. Quindi diciamo che un buon accoppiamento fra questi elementi determina la qualità e la regolarità del contatto. Solitamente un motore nuovo è accoppiato con spazzole perfettamente tonde o semipiatte, ovviamente questa condizzione, non ottimale, crea delle scintille che spesso generano interferenze con l'apparato radio. In conclusione un buon rodaggio consente alle spazzole di ottimizzare la superficie di lavoro adattandosi perfettamente all'indotto. Ovviamente questo si traduce in una ottimizzazione del motore con notevoli benefici su: durata del motore, miglio dispersione del calore e sopratutto la carica delle batteriè avrà più durata.

 
 LA MANUTENZIONE

La manutenzione del motore elettrico, una cura per i cuscinetti o le boccole, quest'ultime anche se autolubrificanti non disdegnano una goccia d'olio (non troppo spesso). Particolare cura invecie per il collettore. Abbiamo detto che è formato da tre o piu' sezioni isolate elettricamente,sul collettore poggiano le spazzole che inevitabilmente consumano il collettore di rame ma che si consumano a loro volta,la polvere di carbone e di rame che si produce è conduttiva e si infitra tra una sezione e l'altra del collettore creando una resistenza elettrica tra le due sezioni ,mangiando molta corrente destinata agli avvolgimenti se non addirittura cotocircuitando il tutto. Il rendimento del motore cala drammaticamente diviene asfittico, e li si cominciano a cambiare batterie,regolatore ecc ecc. Il motore va smontato,la gabbia con i magneti va lavata con benzina avio(smacchiante) stessa cosa per il rotore e spazzole che avremo l'accortezza di segnare, posizione e verso. Il collettore va lavato sempre con benzina e vecchio spazzolino da denti. Controllare con una lente che gli interspazi siano liberi. Rimontare e provare, se tutto è stato fatto nella giusta maniera, avremo resuscitato un motore

 
 ESISTONO MOTORI SPECIFICI PER TRUCK ?

Certamente, il piu diffuso è il Truck Puller motore specificamente progettato per il Truck modellismo cesoia_metallo.jpgda LRP Electronic. Le sue caratteristiche principali sono: la potenza di trazione e la dolcezza di erogazione. Può essere usato tranquillamente con tutti i modelli Tamiya, Robbe e Wedico, infatti è previsto con alimentazione 7,2 e 12 volt.

 
LE CARATTERISTICHE DEL TRUCK PULLER
Dati Tecnici Truck Puller

Potenza: 47 W

Max coppia: 228 Nmm

Max giri Minuto: 6500 G/Min

Alimentazione Nominale: 7.2 V/DC

Alimentazione Reale: 4.8, 12 V/DC

Peso: 170 Grammi

 
 I MOTORI BRUSHLESS

Ben diverso è il panorama dei Brushless . Come dice la parola Brushless= Senza spazzole. Infatti sono dei motori trifasi e sono l’esatto opposto dei su citati motori. Hanno gli avvolgimenti fissi nel perimetro interno della cassa ed i magneti fissati sull’asse che gira, non sono una novità, in pratica sono gli stessi motori dei lettori CD e degli HD ,solo un po piu’ grandi. Sono caratterizzati da grande potenza erogabile e relativo basso peso, il consumo invece è elevato.Hanno bisogno di un proprio regolatore che in effetti è un’inverter CC /CA trifase e lavora con frequenze elevate, attorno ai 40KHz le cui armoniche possono dar fastidio alla ricevente, infatti si cerca sempre di montare i regolatori piu’ lontano possibile dalle riceventi. Hanno però un problema, non girano bene ai bassi regimi hanno difatti il problema del “Cogging” ovvero, subiscono la coppia causata della interazione tra i magneti permanenti del rotore e lo statore. Questo fenomeno viene anche definito come arresto o 'no-corrente' di coppia,ed è una componente indesiderabile per il funzionamento di tale motore. Quindi sono poco indicati sui veicoli lenti.

Negli ultimi anni hanno invaso completamente il campo del modellismo dinamico, permettendo, insieme allo sviluppo cesoia_metallo.jpgdelle batterie ai polimeri di Litio (li-poly) di equivalere in potenza i motori a combustione interna di piccola cilindrata. Il motore brushless (trifase), a differenza di un normale motore non ha bisogno di spazzole per funzionare e questo ne comporta una minore resistenza meccanica ed una notevole mancanza di manutenzione. L'alimentazione avviene elettronicamente, senza l'utilizzo di nessun elemento meccanico strisciante e quato fattore porta ad una notevole dutata del motore stesso. Questa nuova tecnologia di motori ha permesso di ottenere notevoli vantaggi: peso e dimensioni molto contenute, attrito albero motore molto basso (cosa che permette di avere elevate prestazioni dinamiche: accelerazioni, decelerazioni brusche e precise) e assenza di grossi avvolgimenti e relative alette di raffreddamento. Unica e sola nota dolente di questi motori è costituita dal fatto che necessitano di specifici regolatori, quindi NON possono essere gestiti con i vecchi regolati elettronici.

 
 
 

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