|
Elektro motoren. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Een elektro motor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Hoe meer elektrische energie er naar de motor gestuurd wordt, des te meer mechanische energie eruit komt. Een snellere elektromotor vraagt alleen maar meer stroom, en daarom kan hij harder gaan, maar alleen als de gevraagde stroom ook werkelijk geleverd wordt. Voor het sneller maken van een elektro auto is het dan ook op de eerste plaats nodig dat alle toevoerwegen van de stroom, inclusief de lader, optimaal is. Pas dan heeft het werkelijk zin een snellere motor te kiezen. Voor optimalisering van lader, akku en regelaar: zie de desbetreffende hoofdstukken .
Magneten en motor huis: Een van de belangrijkste onderdelen van de motor zijn het huis en de magneten. Hoe sterker het magneetveld van een motor is, hoe harder de polen van het anker ernaar toe getrokken zullen worden, en de motor krijgt meer trekkracht. Deze situatie moet ook weer niet overdreven worden voor een motor in een auto. Een super sterk magneetveld maakt het toeren gebied waarover de motor gebruikt kan worden erg klein, en in een auto moet je een motor hebben die vanaf stilstand tot topsnelheid, dus over een breed gebied, een goed rendement en vermogen heeft. Een auto heeft relatief veel trekkracht nodig om vanuit stilstand weg te komen, in tegenstelling tot b.v. een speedboot, waar de motor eerst op toeren komt, en pas als er voldoende toeren zijn de schroef vermogen gaat afnemen. Nu is het zo dat een magneetveld zich nauwelijks door lucht verplaatst, maar bijna zonder verlies door metaal. Het magneetveld in een motor loopt van de ene magneet, via het huis naar de andere magneet, en dan via de polen van het anker weer terug naar de eerste magneet. Als het huis niet voldoende magneetveld kan bevatten, dan is het totale magneetveld ook minder. Een goed huis is van een speciaal materiaal gemaakt, en is van voldoende dikte om het magneetveld optimaal te maken. Huizen waarbij de ruimte tussen de magneten dus open is gemaakt, verliezen daardoor dus een groot deel van hun efficiency. Hoewel volgens sommigen het doel van zo'n sleuf is om de koeling van de motor beter te maken, heeft zo'n motor ook meer koeling nodig omdat door het slechtere rendement de motor uit zichzelf meer opwarmt! Verder is er nog een verschil in motor constructie: er zijn motoren waarbij de endbell met twee lipjes vastzit aan het huis. Dit zijn de z.g. "stock" of "standaard huizen", meestal uitgevoerd met bronzen lagers. Deze motoren zijn in principe niet open te maken (in ieder geval weer moeilijk te sluiten), en de timing is vast ingesteld, en kan dus niet veranderd worden. Deze constructie is wat goedkoper als de uitvoering met kogellagers en verstelbare endbell, ook wel "modified huis" genoemd. Overigens moet de term "standaard huis" niet verward worden met "standaard motor" volgens een wedstrijd reglement. De term standaard motor slaat op een beschrijving van een motor, waarin vastgelegd is bv. dat een motor geen afneembare endbell of kogellagers mag hebben, maar waarin ook vastgelegd is dat een motor bv. 27 wikkelingen moet hebben. Terwijl motoren met een standaard huis met alle mogelijke wikkelingen te verkrijgen zijn, en daarmee dus niet aan een "standaard reglement" voldoen. Timing niet vertimede stand,
borstels staan
vertimede borstel stand
Door de stand van de borstels ten opzichte van de magneten te veranderen, verandert het tijdstip waarop de wisseling begint, en kan men dat vroeger of later kiezen. Het proces van veldwisseling heeft nl. tijd nodig, en door dus iets eerder te beginnen, is het proces op tijd klaar als het anker in de juiste stand staat. Hoe meer toeren een motor draait, des te vroeger de timing moet staan. Timing vervroegen doe je dus door de endbell met de borstelhouders iets tegen de draairichting van de motor in te verdraaien. Zoals gezegd is de endbell van een standaard motor niet verstelbaar en heeft de vertiming dus een door de fabriek ingestelde waarde welke niet veranderd kan worden. Van een modified huis is de endbell wel instelbaar, en kan dus elke willekeurige vertiming gekozen worden. Hoever moet je gaan met timen? Als de endbell op 0 staat, d.w.z. de lijn door de borstels is exact door het midden van de centrale lijn door de magneten, loopt de motor niet echt lekker. Het stroom verbruik is niet zo hoog, maar het rendement van de motor is slecht, d.w.z. in verhouding tot de prestatie van de motor wordt relatief gezien wat veel stroom verbruikt. De meeste motoren presteren het beste op ongeveer 10 graden vooruit vertiming. Aangezien elke millimeter verdraaiing langs de omtrek ongeveer 3 graden is, moet de endbell dus ongeveer 3 a 4 millimeter tegen de draairichting in vertimed worden. Gemiddeld geeft deze stand het beste rendement, dus de beste verhouding tussen stroomverbruik en prestatie. Naarmate de vertiming nog vroeger wordt gezet, gaat het stroomverbruik van de motor omhoog, en daarmee ook het vermogen wat hij kan leveren, vooral op hoge toeren. Het rendement gaat echter achteruit, d.w.z. de motor gaat veel meer stroom verbruiken, en zet een steeds kleiner deel om in extra vermogen. Dit resulteert in veel heter worden van de motor, waardoor de wikkelingen en de magneten snel in kracht achteruit zullen gaan. Ook de koolborstels en de collector zullen relatief gezien sneller slijten. Motoren die ver vertimed staan lopen dus wel iets harder, maar de levensduur van de motor is kort. Koolborstels: Een koolborstel bestaat voornamelijk uit een mengsel van koper, zilver en grafiet. Hierbij zorgen het koper en zilver voor de stroomgeleiding, en het grafiet voor een smerende werking. De samenstelling van de koolborstels is heel bepalend voor het karakter van de motor. Zo zijn er borstels waarmee de motor veel sneller wordt. Dit zijn borstels met een hoog gehalte aan zilver en koper, en weinig grafiet. Het nadeel van zulke borstels is dat ze maar een zeer beperkte levensduur hebben, (tussen de 1 en de 10 akkuladingen) en dat de collector dus ook vaak afgedraaid moet worden. Een ander soort borstel is gemaakt van koper met veel grafiet. deze geleiden minder goed stroom, waardoor de motor minder vermogen levert, maar door de goede smering van het grafiet gaan borstels en motor veel langer mee, en ook de collector heeft minder te lijden. De eerste borstels worden vaak door fanatieke wedstrijdrijders gebruikt, terwijl het tweede type, de z.g. long-life borstels, meer in normale motoren gebruikt worden.
Vorm van borstel oppervlak:
Er zijn ook borstels met een verkleind oppervlak, de z.g. "cut-brushes" en ook de "hollow brushes". Dit soort borstels laat minder stroom door naar de collector, en werken dus enigszins stroom-besparend. De topsnelheid blijft gelijk, is in sommige gevallen zelfs hoger, maar de acceleratie is minder. Dit type borstel wordt meestal alleen door wedstrijdrijders gebruikt, en dan nog specifiek in b.v. 1/12 wedstrijden waar stroombesparing belangrijk is. Voor de meeste ander toepassingen worden normale "volle" borstels aangeraden.
Veerdruk van koolborstel:
De borstel wordt tegen de collector gedrukt met een veer. Ook hiervan zijn verschillende soorten te krijgen, lichte, medium en harde veren. Een hoge veerdruk geeft een hogere slijtage aan borstel en collector, een hogere mechanische weerstand, maar ook een goede stroomdoorgifte. Een lage veerdruk geeft in eerste instantie wel minder mechanische weerstand, maar verhoogt het risico van vonk-vorming, waardoor de collector snel inbrandt, en de stroomdoorgave naar de collector is ook minder. In principe komt het er op neer, dat hoog-toerige motoren om een hoge borsteldruk vragen, en rustige, laagtoerige motoren met een lagere borsteldruk toekunnen. Collector onderhoud: De collector van een motor krijgt veel te verduren, en vergt ook veel onderhoud. Vooral op de plek waar tijdens een omwenteling de borstel over twee delen van de collector ligt, ontstaat door vonkvorming en oxydatie een gat, o.a. herkenbaar als een zwarte plek. Naarmate deze plek dieper en zwarter wordt, wordt dit proces versneld. Op de eerste plaats moet de collector dus schoongehouden worden, en liefst regelmatig op een speciaal draaibankje afgedraaid worden. Hoe vaker dit gebeurt, des te minder is de slijtage en des te minder hoeft er van de collector afgedraaid te worden. Op die manier gaat een motor dus lang mee, terwijl hij toch het volle vermogen blijft leveren. Schoonmaken kan gebeuren met een wattenstaafje gedrenkt in alcohol. Ook zijn er speciale cleaning sticks van een soort "schuurrubber". Deze hebben aan een zijde een ronde kant waarmee de borstel gezuiverd wordt. De ander kant heeft de vorm van een borstel, en deze kant wordt door de
Verder onderhoud: De motor moet regelmatig in zijn geheel schoongemaakt worden. Een modified motor wordt eerst gedemonteerd waarna de diverse onderdelen stuk voor stuk schoongemaakt worden met bv. motor cleaner. Let bij de demontage niet alleen op de plaats van de diverse opvulringen op de as van het anker, maar ook op de stand van de endbell t.o.v. het huis. Geef ook aan op het huis waar de + en waar de - aansluiting zat, als je dit later omdraait, loopt de motor achteruit! (Bij een motor die achteruit draait moet dus of de + e - aansluiting op de endbell omgedraaid worden, of de endbell moet 180 graden verdraaid worden).
Een standaardmotor kan in zijn geheel uit gewassen worden met een ontvetter, of nog beter uit spuiten met een spuitbus PK-Motor Cleaner. Hiermee wordt de motor volledig schoongemaakt. Na het schoonmaken, als de motor weer droog is, moeten de motor lagers voorzien worden van olie, omdat de ontvetter of cleaner alle smering verwijderd heeft. Zowel de bronzen lagers van een standaardmotor als de kogellagers van de modified motor kunnen het beste gesmeerd worden met bv. dunne PK-Teflon Olie. Dit middel geeft een goede directe smering en laat een klein laagje teflon achter, waardoor de lagers nog lichter lopen. (Ook wiellagers zijn hier perfect mee te smeren) Het spreekt vanzelf dat de kogellagers van de modified motor na het smeren weer zonder kraken moeten lopen, zo niet, dan kunnen deze lagers het best maar vervangen worden. Montage van de motor: Een modified motor moet nu weer gemonteerd worden, nadat gekontroleerd is dat de collector goed schoon en vetvrij is. Eerst moeten de vulringen (shims) weer op hun plaats gebracht worden. Als het goed is, zat er tenminste één aan de kant van het tandwiel. Nu het anker in het motorhuis steken met de as door het lager. Niet de collector met de handen aanpakken, dan komt er wat vet op wat direct inbrandt zodra de motor straks gaat lopen. Als het anker in het huis zit, komt er eerst een grote kunststof ring direct tegen de collector aan, en daarna een of meerdere (meestal stalen) shims. Als nu de endbell op zijn plaats gedrukt wordt, kun je voelen door de as heen en weer te schuiven, of er speling op de as zit. Als het goed is, kan de as 0.5 tot 1 mm heen en weer bewegen. Geen speling is absoluut niet juist, teveel speling is ook niet goed. Door meer of minder shims op de as te doen, kun je nu de juiste speling vinden. Het is altijd vertandig om een zakje met reserve shims in voorraad te hebben, deze zijn als setje met verschillende ringen te verkrijgen.
motoras moet 0.5 tot 1.5mm heen en weer kunnen.
Als de juiste speling gevonden is, kan het motorhuis nu gesloten worden, (let ook op + en -) en moet de timing ingesteld worden. (zie timing). Controle van de motor: Een van de controles die uitgevoerd moet worden is of het magneetveld nog goed is. De makkelijkste manier is als volgt: Monteer een tandwiel op de motor. Draai nu zachtjes de motor heen en weer. Je voelt dat het anker in een bepaalde stand wil staan, het kost kracht om hem door die stand heen te draaien, en dan heeft het anker weer een volgende stand waarin hij wil staan. Als je nu zachtjes heen en weer draait, moet je direct weerstand voelen, en kost het redelijk veer kracht om de motor door te draaien. Als de motor voordat hij tegenstand biedt makkelijk een klein stukje te verdraaien is, en of in diverse standen tussen twee magneetwisselingen in kan blijven staan, dan is het magneet veld van een magneet niet goed meer. Kan de motor helemaal heel makkelijk draaien, zonder al te veel weerstand, dan zijn beide magneten zeer zwak, en zal de motor weinig trekkracht leveren (in sommige gevallen vaak nog wel een redelijke topsnelheid halen). Als alles nu goed is, kun je even een akku op de motor aansluiten en de motor laten lopen. Let op + en -, en kontroleer of de motor de juiste kant oploopt. Dit voorkomt problemen na de inbouw, als blijkt dat de auto opeens achteruit gaat in plaats van vooruit zoals verwacht!
Wij adviseren om een motor die nieuw of gereviseerd is, niet een tijd op een lage spanning "in te laten lopen". Het probleem van het laten inlopen op een lage spanning is dat er een isolerende laag op de collector ontstaat (het z.g. "glazing" effect), welke de prestatie van de motor vermindert. Beter is het om direct gewoon te gaan rijden, en onder normaal gebruik de borstel zich aan de diameter van de collector aan te laten passen. Wil je toch direct verzekerd zijn van een maximale prestatie, dan kun je het gebruik van z.g. "run-in" borstels overwegen. Hiervan is het oppervlak wat tegen de collector komt afgeslepen en aangepast aan de gemiddelde collector diameter. Deze borstels zijn zo te koop. Er is ook een apparaatje waarmee je elke borstel zelf in kan slijpen. (Brush Contouring Tool). Er bestaan ook z.g. serrated borstels, welke een wat opgeruwd oppervlak hebben, zodat ze sneller aangepast zijn aan de collector. Wil je een motor toch in laten lopen, dan is er een motor "runn-in station", waarmee je de in te lopen motor koppelt aan een andere motor. Die andere motor laat je dan lopen, waardoor de nieuwe motor ingedraaid wordt zonder dat er stroom door de borstels en de collector loopt.
Dit wat betreft het gebruik en onderhoud van een motor, nu het moeilijkste deel:
motor specificaties: Het karakter van een elektromotor wordt door de volgende specificaties bepaald: 1)
Een pool van het anker wordt dus magnetisch gemaakt, waardoor het anker
gaat draaien. Hoe sterker dat magneetveld, hoe harder de motor trekt. 2) De dikte van de gebruikte draad: hoe dikker het draad, des te minder weerstand, dus des te meer ampères er kunnen lopen. Ook hier zit een maar aan: door dikker draad te gebruiken wordt de spoel bij een bepaald aantal wikkelingen dikker, en is dus een grotere lengte draad nodig, dan bij een motor met dunner draad. Door de grotere lengte draad wordt de weerstand dus weer hoger. dikke of dunne draad dikke draden maken het moeilijk de volledige ruimte op te vullen, er blijft veel lucht over dunne draden vullen de gehele ruimte makkelijker op, er zit ook minder lucht tussen de draden. (als de draden te dun worden, werkt het weer omgekeerd, en komt er juist weer meer ruimte waar geen koper zit
3) Vullingsgraad: Een motor kan een aantal wikkelingen hebben van dun draad, waardoor de spoel klein is, (wij noemen dit "leeg gewikkeld", er zouden dus nog meer wikkelingen bij kunnen) ten opzichte van een motor met gelijk aantal wikkelingen van dikker draad, waardoor de spoel helemaal vol is ("vol gewikkeld", er kan dus niets meer bij).
Leeg-gewikkeld
anker, er zouden nog wikkelingen bij kunnen
Een vol gewikkelde motor heeft veel trekkracht op relatief lage toeren, terwijl een leeg gewikkeld anker minder trekkracht heeft op lage toeren, maar meer op hoge toeren. 4) Aantal draden tegelijk waarmee gewikkeld wordt: In plaats van één dikke draad te gebruiken om te wikkelen, kun je ook met twee, drie of meer dunnere draden tegelijk wikkelen. Dit wordt single, double, triple, quad enz. genoemd. Naar onze mening is er weinig verschil in een motor te ontdekken of hij nou double, triple of wat dan ook gewikkeld is, als de anker doorsnede tenminste gelijk is. De anker doorsnede is het oppervlak aan koper wat je zou zien als je een anker middendoor zaagt. Dit oppervlak (eigenlijk bepalend voor leeg of vol gewikkeld) is veel belangrijker. Er zijn nog een paar natuurkundige verschijnselen welke invloed kunnen hebben, zoals het z.g. "skin effect". Elektronen stoten elkaar af, en als er dus veel elektronen door een dikke draad gaan, zullen de meeste zich verplaatsen aan de omtrek van de draad, en wordt het middelste deel nauwelijks gebruikt. Door nu twee dunnere draden te gebruiken, wordt dit effect verminderd. Bij drie draden is dit nog minder enzovoort. Ook is het zo dat een dikke draad moeilijk strak te wikkelen is, met meerdere dunnere draden gaat dit makkelijker. Verder is het zaak zoveel mogelijk koper op een zo klein mogelijk oppervlak te krijgen. Een dikke draad laat veel ruimte tussen de diverse wikkelingen open, wat slecht is voor de vullingsgraad. Dunnere draden kunnen dichter op elkaar liggen, waardoor de vullingsgraad beter wordt. Echter: een koperdraad heeft een isolatie laag, hoe meer draden er gebruikt worden, hoe groter het aandeel isolatie t.o.v. koper. Bovendien is het bij het met meer draden tegelijk wikkelen steeds moeilijker om de draden parallel te laten lopen, als draden over elkaar heen gaan liggen, ontstaat er weer een gat tussen het koper. Ook dat is weer slecht voor de vullingsgraad.
Als u dit allemaal gelezen heeft zult u inzien, dat er dus geen bepaald optimum is, maar dat alles wat je aan de ene kant wint, ten koste gaat van iets anders. Daarom zijn er zoveel verschillende soorten motoren, omdat alles een compromis is tussen voor- en nadelen.
Waar moet u nu naar kijken bij de keuze van een motor:
Single - double - triple etc.: Naar mijn mening het minst interessant. Van de meeste fabrikanten wordt niet bekend gemaakt wat de vullingsgraad van een motor is. Er wordt vaak beweerd dat een single agressief is, en een triple wat milder. Dit kan voor een bepaalde motortype wel waar zijn, maar een ander type van een lege double t.o.v. een volle triple geeft exact het omgekeerde effect. Tenzij u dus weet wat voor invloed dit op de vullingsgraad heeft (zie Corally motoren), hoeft u zich hier niet zo druk over te maken. Opgegeven maximum toerental: Niet erg relevant! Op de eerste plaats zijn de gegevens niet erg nauwkeurig, bovendien is het onbelaste toerental geen indicatie over hoe snel een motor is. Er zijn motoren met een relatief laag toerental, die veel vermogen geven, en motoren met een hoog toerental die veel minder presteren. (vergelijk grote Amerikaanse V8 tegenover een Fiat 500 motor) Modified of stock: vaak een kwestie van budget: een stock huis is veel goedkoper, maar kan ook goede prestaties leveren. Wordt het meest gebruikt als eerste of tweede motor, om mee te leren rijden. Dan is de motor nl. nog helemaal niet interessant. Naarmate vaardigheden en kennis beter worden, en de auto nog harder moet gaan wordt het tijd om een naar een kogel-gelagerde motor om te gaan zien. Aantal wikkelingen: Hiermee bepaalt u of u een hoog-toerige motor met veel trekkracht en een hoog stroom verbruik kiest (weinig wikkelingen) of een rustiger motor met een hoog rendement en een relatief laag toerental en laag stroomverbruik. Hierbij moet u het volgende in acht nemen: Een motor met weinig wikkelingen trekt veel stroom, vooral naarmate het toerental waarop hij draait lager is. Op de eerste plaats vraagt een motor met weinig wikkelingen om een regelaar die hoge stromen aankan (meestal de wat duurdere types, zonder achteruit), en bovendien moet zo'n motor met en relatief klein motortandwiel gebruikt worden, zodat de motor voldoende toeren maakt. Naarmate de motor meer wikkelingen heeft, is het stroomverbruik lager en worden er dus lagere eisen aan de regelaar gesteld. Ook is een motor met minder wikkelingen meer aan te raden voor rijders die hun auto nog niet volledig onder controle hebben. Een normale rustige motor om mee te beginnen heeft ongeveer 27 tot 19 wikkelingen, dat geld voor alle types auto. Daarna moet er een scheiding gemaakt worden tussen de diverse soorten auto's: 4 wiel aangedreven, 2 wiel aangedreven of direct aangedreven modellen: De volgende tabel is een indikatie, verschillende omstandigheden maken een andere keus mogelijk. Indicatie tabel: hoeveel wikkelingen motor voor welke auto
tandwiel verhouding: Is niet vast, maar verandert van geval
tot geval. Als een motor stil staat, en je geeft vol gas, dan loopt er ongeveer 120 - 140 A. Bij maximaal toerental, onbelast, verbruiken de motoren meestal 2 tot 5 A. het stroomverbruik over het hele toerengebied is dan een rechte lijn van maximum. naar minimum. Dus een motor verbruikt meer stroom (Ampères) naarmate het toerental (bij vol gas) lager is. Het grootste gevaar voor de regelaar, akku en motor is een te hoge stroom (Ampèrage), hierdoor verbranden de koolborstels en de collector, motor en akku worden overmatig heet, alsook de regelaar, die dan weldra de geest geeft.
De Condensators die over de koolborstels zitten spelen een belangrijke rol. Ze zijn nodig om vonkvorming tussen koolborstel en collector te onderdrukken. Dit is niet alleen nodig om storing op de ontvanger te voorkomen, maar ook om te snel inbranden van de collector tegen te gaan. Condensatoren zijn redelijk kwetsbaar, en moeten eigenlijk regelmatig vernieuwd worden, zeker als de motor snel inbrandt of als je last van storing hebt, vooral bij langzaam rijden. De condensators zijn klein, en er zitten er minstens twee, soms drie op een motor. Niet te verwarren met een grote schottky diode, die ook over de koolborstels gesoldeerd staat in combinatie met bepaalde types hoog-frequent regelaars. Schottky Diodes Een z.g. Schottky diode is bij een hoog-frequent regelaar nodig om de rem-fet(2) te beschermen, en daarbij ook het rem-vermogen te vergroten. Tekin regelaars hebben deze over het algemeen al ingebouwd, zodat niet bij elke motor een extra Schottky gemonteerd hoeft te worden. Zie verder het hoofdstuk over regelaars. Corally motoren
Wat maakt deze motoren zo uniek? Het huis van deze motoren is van een zeer hoge kwaliteit, en voldoet aan de hoogste eisen. Het is wel voorzien van koelsleuven, maar die zitten op een dusdanige plaats dat het magneetveld niet onderbroken wordt. de magneten zijn zeer krachtig, maar zorgen toch voor een goede bandbreedte van de motor. Het anker wordt op een speciale manier
gewikkeld, op een manier dat de draadspanning altijd constant is, dat
alle draden parallel aan elkaar lopen, en dat alle drie de spoelen exact
gelijk zijn. Bij veel Corally motoren onderscheiden zich op nog een belangrijk punt: Als enige maakt Corally een onderscheidt in double en triple om de werkelijke karakteristiek aan te duiden De dubbel gewikkelde Corally motoren hebben een lagere vullingsgraad dan de triples. Dat wil dus zeggen dat een double wat rustiger onderin is, maar wel een hoge topsnelheid haalt. Dit type motor is dus geschikt voor gladde ondergronden en tweewiel aangedreven modellen. De triples zijn vol gewikkeld, en hebben dus een hoge vullingsgraad. Dat resulteert in een motor met enorme trekkracht onderin, en toch nog een goede topsnelheid. deze motoren zijn zeer geschikt voor b.v. vierwiel-aangedreven auto's.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||