Conversione Brushless

I motori "brushless", ovvero senza spazzole, rappresentano attualmente il top per quel che riguarda la propulsione di modelli elettrici, siano essi automobili, aerei, elicotteri o scafi.

Questo perche' a parita' di dimensioni essi offrono prestazioni significativamente superiori ai tradizionali "brushed" ovvero motori con spazzole. Inoltre i brushless non hanno praticamente bisogno di alcuna manutenzione non essendo presenti parti soggette a usura e quindi sono virtualmente eterni.

Fino a poco tempo fa montare un motore brushless su un auto delle dimensioni della M24-Pro sarebbe stato impossibile poiche' non esistevano motori cosi' piccoli. Adesso sono invece riuscito a trovare motori di piccolissime dimensioni prodotti dalla Feigao (www.feigao.com) che nascono originariamente per l'aeromodellismo ma che si prestano molto bene all'utilizzo su automodelli di piccole dimensioni come la M24-Pro o qualsiasi altra 1/24 o 1/28.

L'installazione di un motore brushless su un'auto di queste dimensioni e' un'operazione pionieristica, io personalmente non ho mai visto ne di presenza ne sul web un motore brushless su un'auto piu' piccola di 1/18. Per questo si tratta piu' che altro di un esperimento, dovendo adattare parti che non nascono specificatamente per l'automodellismo ma provengono quasi sempre dall'aeromodellismo.

Il motore che ho scelto e' quello che vedete nella foto a fianco, si tratta di un classe 120, le sue caratteristiche sono:

- Diametro: 12 mm

- lunghezza escluso albero: 31 mm

- Diametro albero: 1,5 mm

- 5800 KV (RPM x Volt)

- Massimo assorbimento: 5,5 A

- Resistenza interna: 0.32 Ohm

- Assorbimento a vuoto: 0,6 A

Il motore e' veramente piccolo (ma ne esiste una versione addirittura piu' piccola) e quando l'ho visto devo dire che non credevo potesse spingere adeguatamente il modello...mi sono dovuto decisamente ricredere.

Quello che impressiona e' la coppia disponibile che devo dire non e' assolutamente paragonabile con nessun motore brushed classe 130 da me provato. Attualmente uso un pignone da 14 denti ma vista la coppia che eroga il motore credo potrei tranquillamente montare un 16T o un 17T. Il numero di giri massimo del motore e' dato da 5800x7,4 ovvero circa 43000 RPM, ripetendo i calcoli eseguiti nella sezione dedicata alla trasmissione si ricava che questo motore spingera' il modello ad una velocita' di circa 51 km/h, stavolta effettivi poiche' grazie alla coppia sono certo che il motore riesce, anche sotto carico, a girare alla massima velocita' (anzi sembra che il carico che l'automodello gli impone non gli comporti nessuna difficolta', non riscalda neanche tanto). 51 km/h non sono pochi considerato che questo modello non sta sul banchetto prova tamiya come i criceti sulla ruota (ho notato purtroppo che quella di misurare velocita' assurde sul banchetto e' pratica diffusa...) ma cammina su strada. Comunque con un pignone da 17T si arriva tranquillamente a circa 70 km/h per chi non fosse soddisfatto.

A causa del loro diverso funzionamento i motori brushless non possono essere ustilizzati con le ESC che nascono per pilotare i brushed. E' stato dunque necessario scegliere una nuova ESC diversa dalla Novak Spy precedentemente installata sul modello. Qui purtroppo ci si scontra con la carenza di prodotti dedicati specificatamente ad automodelli in scala 1/24. Le ESC di ridotte dimensioni come quella che serviva a me infatti sono realizzate per pilotare motori di aereomodelli e dunque non hanno la possibilita' di scambiare la direzione di rotazione, in parole semplici, non si ha piu' la retromarcia. ESC costruite specificatamente per auto di scale maggiori hanno questa funzione, ma sono tutte troppo grandi per la M24-Pro. Trattandosi comunque di un prototipo e di un esperimento, la mancanza della retro non mi interessa piu' di tanto. Non devo utilizzare il mio modello per parcheggiare ma per correre, e se si corre bene della retromarcia non si ha bisogno.

L'ESC che ho utilizzato e' la Easy 12 della scorpio (in realta' il costruttore e' la MGM), le sue caratteristiche sono:

- Dimensioni: 25x23x6 mm

- Peso con i cavi: 9 g

- Numero di celle Li-Po utilizzabili: 2-3

- Numero di celle NiCd o NiMh utilizzabili: 6-10

- Massima corrente erogata: 12 A

- Alimentazione BEC: 5V a 4A max

- Controllo motore: PWM 8 kHz

- Taglio corrente per salvaguardare le celle Li-Po

L'ESC e' completamente automatica e non necessita praticamente di regolazioni. Sceglie da sola il numero di celle, l'anticipo in base al motore installato, memorizza la posizione di massimo dell'accelratore. Ciononostante se non si e' soddisfatti delle impostazioni standard e' possibile programmarla mediante l'uso del radiocomando, operazione comunque un po' laboriosa. Io per fortuna non ne ho avuto bisogno.

Installare il motore sull'auto, senza apportare alcuna modifica al telaio ha richiesto la progettazione  e realizzazione di un nuovo supporto motore, una nuova corona e un nuovo pignone.

A causa della maggiore lunghezza del motore rispetto al classe 130 il supporto che ho dovuto realizzare e' molto piu' sottile del precedente. Cio' ha comportato anche un risparmio di peso.

Il motore e' fissato al suo supporto mediante quattro micro-viti M1,5. Nel supporto sono realizzati degli scavi cilindrici per accogliere la testa delle viti cosi' che tutto sia sullo stesso piano e non vi siano sporgenze.

 

Il supporto e' fissato al telaio sempre mediante due viti M2, come il precedente.

I fori sono realizzati nella stessa identica posizione di quelli del precedente supporto, poiche' non avevo intenzione di modificare il telaio. Se non fossi stato vincolato da questo allora avrei potuto spostarli all'esterno e abbassare di piu' il motore che attualmente sta sollevato di almeno 3 mm rispetto al piano del telaio.

Nella foto a destra si puo' vedere la differenza di dimensioni rispetto al classico motore classe 130, il diametro e' visibilmente piu' piccolo, ma il motore brushless e' piu' lungo di circa mezzo centimetro.

Sempre per la maggiore lunghezza del motore non e' stato possibile utilizzare la stessa corona perche' troppo spessa. Per fortuna mia quando ho ordinato i pezzi da sdp-si mi hanno mandato per sbaglio una corona in piu' che ho prontamente utilizzato.

L'ho tornita per ridurre lo spessore fino al valore desiderato e cioe' 1,5 mm contro i 3 mm originali. E per finire l'ho forata a giro come quella precedente per alleggerirla e renderla anche piu' bella alla vista...

Ho tornito un poco anche l'hub di fissaggio ridecendone il diametro di 1 mm per alleggerirlo un po'. Di piu' non ho potuto a causa della presenza della brugola, ma utilizzandone una piu' corta credo che potrei ridurre tale diametro significativaente.

il pignone e' stato modificato rispetto alla sua versione originale, che potete vedere nella sezione  "materiali", per poter essere utilizzato con la nuova corona e sul nuovo asse. Questo motore ha infatti un albero da 1,5 mm invece che da 2 mm come i classe 130. Poiche' il pignone in origine ha un foro da 2 mm l'ho dovuto prima portare a 3 mm e poi inserire a pressione al suo interno un tondino in alluminio con foro da 1,5 mm. Infine ho eseguito un foro trasversale da 1,5 mm filettato poi M2 per inserire una brugola di fissaggio. Il tutto e' stato poi tornito dal lato opposto per ridurre lo spessore al valore di 1,5 mm come per la corona.

Infine il motore e la nuova corona installati sull'auto:

 

 

 

 

 

 

 

Come si puo' notare il motore ci entra al decimo di mm, ma non tocca nessuna parte in movimento.

L'ESC e' stata posizionata al posto della Novak Spy, i cavi del motore sono stati saldati in modo diretto senza connettori e isolati mediante tubo termorestringente.

ai cavi per l'alimentazione e' stato montato invece un connettore micro-JST cui collegare il pacco celle Li-Po.

Il filo che va alla ricevente e' piu' lungo di quanto serva, per ora e' stato raccolto, ma in futuro penso di accorciarlo, cosi' come quello del servo.

La ESC non ha alcun problema di surriscaldamento. Infatti l'ho appositamente scelta da 12 A poiche' il motore assorbe massimo 5,5 A (e credo che stia ben sotto il massimo) e dunque in questo modo lavora sempre lontano dal limite riscaldando molto poco.

Infine ho reinstallato la piastra superiore del telaio:

 

 

 

 

 

 

 

 

A questo punto la modifica e' finita. L'auto in questa configurazione pesa 210 g, dunque c'e' stato anche un risparmio di peso di 10g rispetto a quella precedente.

Che dire, il brushless ha i suoi pro e i suoi contro, e' un tipo di motore che per applicazioni cosi' piccole secondo me necessita ancora di un po' evoluzione tecnologica. Motori piu' grandi hanno gia' sensori all'interno che comunicano all'elettronica la posizione esatta del rotore, mentre le ESC piu' grandi dedicate alle auto hanno molte piu' funzioni di queste piccole per aerei e spesso sono programmabili addirittura da PC.

I pro sono sicuramente le prestazioni estreme non paragonabili a quelle di motori brushed delle stesse dimensioni, non richiedono alcuna manutenzione, ruotano su cuscinetti a sfere di grandi dimensioni e sono molto scorrevoli. Inoltre nonostante questo motore fornisca prestazioni decisamente superiori al brushed, credo che consumi meno, dunque sono anche piu' efficienti e questo si traduce in una maggior durata delle batterie. altra cosa che ho notato e' una notevole riduzione delle interferenze causate dal motore che nel mio caso si sono tradotte in notevole aumento della portata.

I contro si possono riassumere tutti in problemi della ESC piu' che del motore, primo fra tutti la mancanza della retromarcia, poi un leggero tremolio se si schiaccia poco l'acceleratore che pero' si puo' ovviare con settaggi della radio come ho fatto io.

Io sono estremamente soddisfatto della modifica, sia per la sua effettiva funzionalita', sia perche' mi piace utilizzare le ultime tecnologie disponibili. Inoltre come detto, questa potrebbe essere una delle prime, se non la prima, 1/24 a montare un motore brushless.