BORSTELLOZE MOTOREN EN REGELAARS UITGELEGD
|
 Een
brushless of borstelloze motor is een motor welke zonder koolborstels werkt.
De wikkelingen zitten in het huis, en de magneten zitten op de ronddraaiende
as gemonteerd. (Kan ook andersom, maar dat wordt alleen in vliegtuigen
gebruikt en wordt dan een "buitenloper" genoemd)
Omdat zo'n motor dus geen koolborstels en geen collector heeft, moet de
motor aangestuurd worden door een speciale regelaar, die er voor zorgt dat
spoelen in de motor (velden) precies op het juiste moment stroom krijgen,
zodat de magneten van de rotor op het goede moment aangetrokken of
afgestoten worden.
Een
borstelloze motor kan dus niet gebruikt worden met een normale regelaar,
daarom moet je om er mee te beginnen altijd een complete set bestaande uit
motor en regelaar kopen! Als je eenmaal een set hebt, kun je later wel los
een andere motor en of een andere regelaar kopen. Omgekeerd kunnen de meeste
regelaars voor een borstelloze motor wel gebruikt worden met een normale
motor. |
Veel
brushless regelaars hebben als optie dat je kunt kiezen of je de achteruit
functie wel of niet wilt gebruiken.
Dit in verband met het feit dat bij sommige wedstrijden een achteruit
verboden is.
Omdat de elektronische werking van een borstelloze regelaar heel anders is
dan van een normale regelaar, maakt het voor de prestatie van dit
soort regelaars niet uit of er wel of niet een achteruit op zit, waar dit
bij traditionele regelaars een enorm verschil is. De voor- en de achteruit
maken gebruik van dezelfde eindtrap, alleen de pulsvolgorde wordt omgekeerd.
Wel of geen achteruit heeft dus bij een borstelloze regelaar geen enkele
invloed op de prestaties van de regelaarVerder zijn er vaak verschillende
programma's waar je uit kunt kiezen, en waarmee de motor het karakter krijgt
van een rustige standaard tot een super snelle modified motor. Ook hebben de
moderne regelaars een lipo programma ingebouwd. Lipo's mogen n.l. nooit diep
ontladen worden, en de regelaar schakelt zichzelf of naar een lagere
vermogen of zelfs helemaal uit indien nodig als de spanning een kritische
ondergrens dreigt te bereiken. |
Een van de grootste voordelen van een borstelloze motor is dat er
vrijwel geen slijtage of veroudering optreedt. Een motor met
koolborstels loopt iedere keer dat je hem gebruikt, een klein stukje in
prestatie terug. Hij loopt dus alleen maximaal als de borstels en de
collector als nieuw zijn!
Een borstelloze motor heeft dit niet, zoals hij nu loopt, loopt hij in
principe na 500 keer rijden nog net zo. Je hoeft dus geen koolborstels te
vervangen, geen collector af te draaien, geen draaibank te hebben om je
motoren in goede conditie te houden. Alleen maar af en toe schoonmaken en de
lagers olin.Bovendien is de efficiency van dit soort motoren beter, hij
loopt dus langer op een accu lading dan een motor met koolborstels met een
vergelijkbare prestatie
Zoals gezegd wordt een borstelloze motor op een speciale manier
aangestuurd, waarbij de regelaar de 3 spoelen precies op de juiste manier en
frequentie aan moet sturen zodat ze de magneet van de rotor op het juiste
moment aantrekken of aanstoten, zodat de rotor draait. Hoe meer toeren de
motor maakt, hoe sneller de regelaar de spoelen moet aansturen. De regelaar
moet dus op elk moment "weten" in welke positie de rotor staat t.o.v. de
spoelen.
Dat kan op twee manieren: |
SENSORLOZE MOTOR
|
 Zodra
een borstelloze motor draait, verandert de langskomende magneet de stroom
door de spoel iets (simpel gezegd), en dat gegeven kan de regelaar gebruiken
om te bepalen waar de magneet zich bevindt en dus ook hoe de spoel op dat
moment aangestuurd moet worden. Dit proces noemt men sensorloos. Het
voordeel is dat dit systeem heel erg efficint is, en hele hoge toerentallen
en grote vermogens kan leveren.
Het nadeel was tot voor kort, dat de motor al "even" moet draaien voor de
regelaar voor de regelaar de motor optimaal aan kan sturen. In boten en
vliegtuigen was dat geen probleem: als je de motor start kwam het voor dat
de motor eerst even aarzelend ging draaien, en zelfs even de verkeerde kant
op ging draaien, voor alles goed ging. In boten en vliegtuigen kan een
elektro motor eerst op toeren komen, voor de schroef energie gaat vragen, en
blijft daarna vrijwel altijd dezelfde kant op draaien.
Bij auto's moet voor elke beweging die de motor wil maken, de hele auto
direct mee verplaatst worden. Auto's moeten bovendien snel accelereren, hard
remmen, en weer van stilstand of lage snelheid weg trekken. De eerste
sensorloze motoren hadden hier problemen mee, dus dit vroeg toch om een
andere benadering.
Motoren zonder sensor worden alleen maar met 3 dikke stroomdraden op de
regelaar aangesloten |
MOTOR MET SENSOR
|
 Om
het startprobleem bij auto's op te lossen werd speciaal hiervoor een
motor/regelaar systeem ontwikkeld met 3 ingebouwde HAL sensoren, die aan de
regelaar doorgeven in welke stand het anker staat en in welke richting hij
draait. Dit geeft een minder aarzelend wegrijden en een hoger koppel op lage
toeren t.o.v. de eerste generatie borstelloze regelaars. Het feit dat
motoren met sensor een wat lagere efficiency hebben dan sensorloze motoren,
en minder topsnelheid, werd ruimschoots goedgemaakt door de betere
rijeigenschappen. Deze motoren worden op de regelaar aangesloten met de
gebruikelijke 3 dikke stroomdraden, plus met een 5 of 6 aderige dunne
bedrading met stekker voor de sensoren. |
2e GENERATIE SENSORLOZE MOTOR/REGELAAR COMBINATIE
|
 De
techniek heeft echter niet stil gestaan, en er is nu een tweede generatie
regelaars op de markt die motoren zonder sensor door een veel nauwkeuriger
meettechniek zeker zo probleemloos zonder aarzelen laten wegrijden, een
gelijkwaardige acceleratie vanuit lage toeren geven als een motor met
sensor, gebruiken, maar dit dus koppelen aan de hogere efficiency en hogere
topsnelheid van een sensorloze motor.
Dit is mogelijk gemaakt door een speciaal ontwikkelde chip en bijpassende
software.
Het resultaat is inderdaad verbluffend als je de oude generatie sensorloze
motoren kent!
En van de eerste regelaars met dit nieuwe principe is de nieuwe Corally BRL
regelaar, die dus niet alleen heel betaalbaar is, maar ook de nieuwste
generatie regelaars vertegenwoordigd. |
DELTA EN STER SCHAKELING
|
Er is ook verschil in hoe de 3 spoelen van de motor onderling
aangesloten zijn. Dit kan als STER schakeling zijn, of als DELTA geschakeld.
Zonder uitgebreid op dit moeilijke onderwerp in te gaan, is het zo dat een
DELTA gewikkelde motor een vergelijkbaar vermogen levert als een STER
gewikkelde motor met +/- 60% van het aantal wikkelingen. Dus een 10
wikkelingen DELTA gewikkelde motor is ongeveer vergelijkbaar met een 6
wikkelingen STER gewikkelde motor
| DELTA WIKKELING |
STER WIKKELING |
|
|
|
Delta gewikkelde motoren zijn qua vermogen vergelijkbaar met een
stergewikkelde motor met +/- 2/3 x het aantal wikkelingen.
Een 10 wikkelingen Delta is dus ongeveer vergelijkbaar met een 6
wikkelingen Ster) bij een iets hogere efficiency
|
Stergewikkelde motoren zijn een fractie minder efficint
en hebben een vergelijkbaar vermogen als een Delta gewikkelde motor met
+/ 65% meer wikkelingen |
|
FUNCTIES
|
De
huidige borstelloze regelaars zijn vaak rond dezelfde chipset opgebouwd, en
hebben vele instel en aanpassings mogelijkheden.Dat begint al met het wel
of niet willen hebben van een achteruit functie. Bij regelaars voor motoren
MET koolborstels, moet het vooruit circuit aangepast worden om achteruit te
kunnen, en dat brengt een behoorlijk extra verlies mee, ook als je alleen
maar vooruit rijdt. Als je met zon regelaar voor gebruik met
koolborstelmotoren de achteruit al uit kan schakelen, wordt het verlies in
de vooruit daar niet kleiner mee.
Bij regelaars voor borstelloze motoren werkt dat heel anders, de motor
draait links of rechtsom door de volgorde waarin de spoelen aangestuurd
worden om te keren. Elke regelaar voor borstelloze motoren kan dus zowel
vooruit of achteruit draaien, zonder dat dat invloed heeft op de efficiency
van de regelaar. Er zijn een paar regelaar waar deze softwarematige
draairichtings-omkering niet aangeroepen kan worden, maar bij 99.9% van de
regelaars kan dat dus altijd. Maar omdat voor wedstrijd gebruik het soms
niet toegestaan is, en het in sommige heel speciale toepassingen het wel
eens handiger kan zijn dat de achteruit niet kan werken, is de
achteruitfunctie vaak aan of uit te zetten
Andere Instelmogelijkheden zijn:
Beperken van het maximale vermogen in de achteruit, zodat de auto niet
overdreven hard achteruit schiet als je achteruit wilt
LiPo accu's mogen niet verder dan 3.0V per cel ontladen worden. Je
kunt vaak instellen of je met NiMh's rijd ( dan geen spanningsbewaking) of
met 2 of 3 cellen LiPo accu's. In het laatste geval neemt de regelaar
vermogen terug zodra de ondergrens van de accu's bereikt dreigt te worden,
of stopt zelfs helemaal als de accu's te ver leeg raken.
De Punch (agressiviteit van acceleratie) is ook aan te passen aan de
omstandigheden. Borstelloze motoren zijn vaak zo sterk, dat het in
bepaalde gevallen wel eens te veel kan zijn. Door de Punch terug te
stellen, is de motor minder bruut en trekt rustiger op.
De rem is vaak op 2 manieren in te stellen: op de eerste plaats kun je
dan de maximale remwerking verminderen, om meer controle over de auto te
houden. Vaak ook kun je minimale rem instellen, dus de mate waarin hij
remt zodra je de rem gebruikt.
Vaak is de z.g. dead band van de regelaar aan te passen, dus het
gebied rond de neutraal waarin de regelaar nog niets doet. Daarmee kun je
bv voorkomen dat de auto al wegrijdt als je maar naar de trekker kijkt
Soms is het mogelijk de timing van de motor in te stellen. Meer timing
geeft meer snelheid, minder timing iets meer rust en een lager
stroomverbruik.
Overigens hoef je om er mee te beginnen vaak te doen, de regelaar
aansluiten en rijden is ook genoeg. De meeste regelaars stellen zich
automatisch in op de zender zodra de regelaar aangezet wordt, de standaard
set-up van een gewone regelaar voor motoren met kool borstels
is vaak niet eens nodig dus.
In veel gevallen moet je de regelaar programmeren door op een knopje te
drukken, en dan een bepaalde sequens van knopje indrukken, lampje wat gaat
branden, piepjes tellen etc. Dat kan nog wel eens lastig zijn, je moet alles
precies op de juiste manier doen, en n vergissing betekent overnieuw
beginnen.
Steeds meer regelaars echter worden met een z.g. programmeer kaart
geleverd. Dat wordt wel een KAART genoemd, maar dat is eigenlijk niet de
juiste benaming: het is meestal een klein kastje met drukknoppen en een lcd
schermpje. Dat wordt aangesloten op de regelaar, en daarmee kun je alle
functies heel makkelijk oproepen en aanpassen. Dus geen getob met boekjes
lezen, piepjes tellen, weer overnieuw beginnen, maar gewoon door het
menuutje lopen en de functie uitzoeken die je wilt, en dan de waarde
veranderen. Om dat allemaal in te stellen hoef je dan dus geen geleerde te
zijn, de programmeer unit wijst je vanzelf de weg! |
OVERBRENGINGS VERHOUDING
|
| Een groot verschil in gebruik tussen motor/regelaar met koolborstels en
borstelloze motor/regelaar combinaties is het bepalen van de juiste
overbrengings verhouding.
Bij
een motor/regelaar MET koolborstels is het zo dat als de regelaar te heet
wordt, dat een aanduiding is dat de motor de regelaar te zwaar belast, en
dat je een lichtere overbrengingsverhouding (b.v. kleiner motortandwiel)
moet kiezen.
Zo'n conventionele regelaar "schakelt" op een vaste frequentie, waarbij bij
weinig gas een korte puls gegeven wordt, en bij vol gas staat de eindtrap
volledig open en schakelt hij helemaal niet meer. Zo'n regelaar wordt warm
door het verlies wat er in de regelaar zit, maal de stroomsterkte (Ampres)
door de eindtrap. Als dat te hoog is, ontstaat er te veel warmte. Door dan
een kleiner motortandwiel te kiezen, wordt het motortoerental hoger, en
daarmee het amprage wat door de regelaar loopt lager, zodat er minder
warmte in de regelaar ontstaat.
Bij regelaars voor borstelloze motoren ligt dat anders, wat komt door een
wezenlijk verschil in motor aansturing.
Bij
een borstelloze regelaar wordt de snelheid van de motor bepaald door de
frequentie waarin de spoelen aangestuurd worden. Bij lage toeren hoeft een
regelaar dus weinig te pulsen, maar hoe hoger het toerental wordt, hoe vaker
de regelaar moet pulsen. Bij de standaard motoren met 3 spoelen en 2 polige
magneet, moet de regelaar 6 x per omwenteling schakelen. Bij 1000 toeren dus
6000 maal per minuut, bij 50.000 toeren per minuut dus 300.000 per minuut
oftewel 5000 keer per seconde. Per puls ontstaat er een klein beetje verlies
in de eindtrap wat op zijn beurt warmte genereert. Hoe hoger het toerental
van de motor dus is, hoe vaker de regelaar moet schakelen en des te warmer
de eindtrap zal worden. Natuurlijk speelt de motor belasting ook mee met het
warmer worden van de regelaar. Het bepalen van de overbrengingsverhouding
moet dus na een testrit bepaald worden door zowel de temperatuur van de
motor als die van de regelaar in acht te nemen.
Als de motor niet erg heet wordt, maar de regelaar wel, dan is het
motortoerental te hoog. In dat geval moet je dus een GROTER motortandwiel
monteren. Dit dus in tegenstelling van wat je zou verwachten als je een
regelaar voor motoren met borstels gewend bent
Wordt de motor heet, maar de regelaar niet, dan wordt de motor te
zwaar belast, en moet je een kleiner tandwiel monteren.
Worden zowel de motor als de regelaar te heet, dan is het hele systeem
te zwaar belast, ook dan kun je proberen wat er gebeurt als je een kleiner
motortandwiel monteert. Als zowel de motor als de regelaar dan minder warm
worden, is het goed.
Zowel de motor als de regelaar mogen beslist niet warmer worden dan
100 graden Celsius, maar minder is aan te bevelen.
80 graden is wel aanvaardbaar.
|
|