Motore Servo DC ad armatura piatta - DIY Servodisc

[maxbiri]

@Zebrauno

Una curiosita': ma perchè propio un numero dispari di spire?questione dimensionale o elettrica? sono ignorante in materia.
Si potrebbero fare anche con numero pari?
Le spazzole le hai previste a 180° o possono essere anche ad angoli diversi? tipo quelle delle foto che ho postato per intendrci.

Ciao Max

[Fabietto]

Hai notato la stessa cosa che ho visto anche io: l'asse con la chiavetta.
Per gli hubmotor la coppia così elevata e il basso numero di giri dipende dal fatto che sono ridotti.
Ho anche trovato altri siti che vendono motori a disco 48 volt 10Hp ma forse e ripeto forse sono un pochino esagerati per noi.
Per i magneti quelli in neodimio potrebbero essere usati o la loro intolleranza alla temperatura potrebbe creare dei problemi?
Ciao

[Zebrauno]

Ho visto che tutti i maggiori produttori hanno una gamma con magneti al neodimio, sino a che non si superano gli 80° vanno bene. Iniettare aria compressa con un piccolo ugello tangenziale al rotore sarebbe il massimo, possiamo permettercelo visto che basterebbe un tubetto da 6mmx1, anche con una portata minima, pur di garantire un ricambio interno.

Le spire su ogni faccia devono essere dispari altrimenti non si ottiene lo sfasamento necessario ad imprimere la rotazione.
Se il rotore e' un'armatura chiusa in loop la posizione delle spazzole puo' essere una coppia singola o due coppie a X, come nelle foto.
Con due strati e 73 contatti per faccia direi che e' meglio usare 2 spazzole...ma solo una prova lo dimostrera'.

[Zebrauno]

Ho trovato un documento molto interessante, riguarda i dati di un produttore di armature per Kollmorgen e Yaskawa.

Viene indicato il numero di piste per lato, il numero delle facce e in quanti poli e' divisa l'armatura.

La dinamo tachimetrica che ci ha fatto vedere Marcosin e' quindi la Kollmorgen U6T, diametro 62mm, 97 contatti per lato, 2 livelli e 2 poli, spessore 1mm.

Per darvi anche un riscontro pratico sui motori:

http://www.electromate.com/db_support/d ... sc-cat.pdf

Il modello U12M4HT della Kollmorgen indica un "number of commutator bars" (piste di commutazione per lato) di 141.
Il diametro esterno del motore e' di 139.7mm dunque e' plausibile che monti l'armatura (visibile nel file allegato) modello D141-12, ovvero 141 conduttori, su 4 livelli, divisi in 4 poli...spessore 1,6mm e diametro 122mm.

Pian pianino stiamo trovando tutti i dati per riprodurre anche i motori piu' bestiali

[marcosin]

Lo so che vi piacerebbe di più vederlo aperto ma ci ho provato e non sono riuscito ad aprire neppure questo!!! Tra l'altro non è mio quindi sono stato delicato nel provarci...
E' un motore francese 24V 9A 147W 3200giri, lo metto così c'è il nome del costruttore.

[Zebrauno]

Se e' del tipo a due piani magnetici, come pare, per separare le due calotte devi tirare con un paranco

Bello ciccione anche questo!

[Zebrauno]

Aggiornamento: credo di aver decifrato la disposizione anche per i rotori a 4 livelli.

I disegni iniziano a complicarsi, soprattutto per motivi di spazio e per far combaciare i contatti sui 4 piani, ma siamo ancora ad un livello gestibile manualmente.

Bastano due piastre in vetronite da 0.8mm (35 o 70um) accoppiate con interposto un sottile isolante.

Come vedete le piste di commutazione su ogni strato sono ancora 73 ma il numero dei contatti passanti nelle corone interna ed esterna sono raddoppiati.
Ho creato quindi uno sfasamento che permettera' di assemblare i due dischi collegando i livelli senza grosse difficolta' (pazienza a parte).
La corona interna ha le piazzole della stessa grandezza ma rispetto alla versione a due strati ho aggiunto una seconda corona interna che serve per connettere le piste degli strati 2 e 3 (quelli interni).

Le quote, immaginando i 4 strati disposti a distanze eguali nel caso di un pcb industriale, sono:

Livello 1: quota zero, superficie esterna del fronte
" 2: quota -0.5
" 3: quota -1
" 4: quota -1.5, superficie esterna del retro

....quindi se contiamo anche lo spessore totale delle piste arriviamo nei paraggi di 1,6 / 1,7mm, ovvero lo spessore dichiarato nei datasheet del produttore di armature che vi ho allegato per i dischi da 4 strati.

Realizzare un motore con 4 strati ci da il vantaggio di poter raddoppiare i valori di R e L (resistenza in continua e induttanza) e quindi di avere una coppia maggiore con correnti piu' basse.

Anche in questo caso possiamo usare i rivetti passanti ma questa volta dobbiamo averli di due lunghezze (0.8 e 1.6mm) e andranno stagnati prima dell'assemblaggio per unire la corona che mette in collegamento le piste ai livelli 2 e 3.

ps: i disegni mostrano solo i 4 gruppi di piste in connessione tra loro necessari a completare un giro. Su ogni livello ci saranno sempre 73 tracce, non le ho mostrate per motivi di chiarezza.

buona serata

[tomtec]

Lavoro incredibile !!!! il mio limitatissimo contributo sono le foto di questi motori che giacciono da anni senza utilizzo ( potrei anche arrivare a vivisezionarne uno se utile ( e se riesco) ) .
Buone cose Riccardo

http://img203.imageshack.us/g/imgp2713z.jpg/
http://img812.imageshack.us/g/imgp2739n.jpg/

[Zebrauno]

Riccardo! Quei motori sono un'enciclopedia
Sembrano tutti con due piani di magneti e di certo al loro tempo erano molto costosi, ricordi mica in che campo erano usati?

Aggiungo un'immagine che chiarisce la funzione dei rivetti passanti, cosi' come li ho previsti.
(immaginando di produrre il rotore con due piastre in vetronite bifaccia)

La pista rossa e quella verde fanno parte della stessa piastra e sono connesse tra loro da un rivetto periferico, che per comodita' puo' limitarsi allo spessore della singola piastra.
La pista verde e quella azzurra sono intermedie e al momento sono le piu' difficili da connettere. Si possono applicare due rivetti, uno per ogni basetta, stagnandoli nelle superfici a contatto o internamente (prima di unire le basette) in modo che basti scaldarne uno solo per avere la saldatura. Per sicurezza si puo' far passare all'interno uno spezzone di rame argentato da 0.5mm.

La pista celeste e quella rossa del polo successivo sono in contatto con un singolo rivetto che attraversa lo spessore delle due basette. Anche in questo caso si possono occhiellare le singole basette e saldarli in seguito, ma si puo' anche evitare il rivetto ed usare semplicemente uno spezzore di rame da 0.5.

nota: tutte le piste sono disegnate in modo che ciascuno dei fori possa attraversare entrambe le basette senza pericolo di incroci con le piste intermedie azzurra e verde.

Aspetto i vostri consigli e ancor di piu' le critiche, se notate qualche errore e' bene che venga scoperto subito



@maxbiri, ho trovato un video con il tuo motore smontato, il rotore e' fatto cosi'?
http://www.youtube.com/watch?v=fQMrb9dZCw4

[maxbiri]

Si è fatto cosi' anche se le spire si intravvedono appene nella resina, quelle del video si vedono benissimo, altra piccola differenza sembra che le spire del mio motore siano o con minor numero di spire o con filo piu' sottile e la forma delle mie è un pentagono un po' piu' regolare, credo che quello del video sia di potenza maggiore del mio.

CiaoMax

[tomtec]

I motori delle foto risalgono fine anni 80 inizio 90 ed erano usati in sistemi medicali angiografici ( credo GE ) ;in particolare ricordo che l'utilizzo era sugli iniettori angiografici che richiedono tempi di risposta molto elevati e costanza di prestazioni ai vari regimi di funzionamento.
saluti Riccardo

[Zebrauno]

E ora qualche calcolo per capire cosa aspettarci da questi motori.

Sul nostro diametro di lavoro (121mm) lo sviluppo di ogni pista di commutazione e' di 58mm.
Con 73 piste su 4 lati otteniamo quasi 17 metri di sviluppo, che sono gli stessi misurati nei rotori da 141 contatti su 2 lati.

Secondo i datasheet dei motori PMI che sfruttano quella tipologia di rotore questo ci permette di arrivare ad una costante di coppia Kt di circa 12 Ncm/A.
Sempre secondo i datasheet, con le dovute proporzioni, avremmo una coppia di stallo di 1 N/m (coppia continua a qualsiasi velocita' di rotazione) e ad una coppia di picco (con una bestiale corrente di 80A) intorno ai 9N/m.
Con un driver per motori DC fatto in casa e' lecito sperare in correnti di picco di 20-25A (per brevi periodi) e quindi sarebbe possibile una coppia istantanea di 3N/m.

Se consideriamo che un rotore del genere puo' arrivare a 5000 rpm ecco che ci si aprono ottime prospettive nell'ipotesi di utilizzarli su una CNC.

Un pantografo di medie dimensioni, con viti a ricircolo, e con una riduzione di 3:1 potrebbe arrivare senza problemi a 8,3mt/min con una vite passo 5, 13,3mt/min con una passo 8 e 16,7mt/min con una vite passo 10.

Riducendo 4:1 in modo da avere 4N/m di coppia continua a tutte le velocita' e 12N/m di picco potremmo spingere un asse dotato di vite passo 8 a 10 metri/min con la spinta sufficiente per far volare un ponte di oltre 50kg e con accelerazioni in tutta sicurezza.


Sulla base di questi dati credo valga la pena proseguire con un diametro rotore di 121mm, provando a realizzare 4 strati, o un rotore di almeno 140mm su 2 strati.

Cerchero' di realizzare un prototipo di rotore al piu' presto (ora sono nel mezzo di un trasloco e la cnc e' mezza smontata) e nel frattempo spero di trovare qualcuno disposto a curare la parte dell'asse motore, con relativo accoppiamento sui cuscinetti.

Per mantenere una compatibilità  con i motori di potenza paragonabile pensavo di usare un asse da 8mm sul fronte e da 6.35mm sul retro, per accoppiare i modelli piu' diffusi di encoder rotativi.

[alex89]

Ci sono aggiornamenti ?

Vi seguo ..

[Zebrauno]

Vi aggiornero' presto

[Zebrauno]

Devo ringraziare immensamente Tomtec per aver finalmente potuto verificare gli ultimi dettagli su un esemplare della miglior fattura

La cosa confortante e' che tutte le ipotesi teoriche discusse sino a qui sono rimaste valide:
- l'armatura e' un loop continuo
- l'angolazione dei carboncini non e' vincolante, come non lo e' la loro posizione (cambiano i parametri del motore)
- un rotore a 2 strati da 95mm di diametro esterno fornisce una coppia continuativa paragonabile ad uno dei servo DC brushed piu' diffusi (Electrocraft E241), mentre la coppia massima puo' essere anche 10 volte maggiore di quella continuativa.
- le spazzole hanno un'usura ridicola e la fluidita' di rotazione e' impressionante gia' da tensioni come 3V

....ora prosegue la ricerca dei portaspazzole.

Lascio parlare le foto, il rotore che vedete e' spesso 0.7mm, ha una membrana di fibra di vetro e resina di 0.16mm tra le facce.

A presto!