Motorhő: számít?
Miért fontos az elektromos motor hőmérséklete?

Ez egy új divat? Valóban fontos? Miért méregeti a motor hőmérsékletét annyi pilóta? Egy kérdés megannyi válasz, amit tudni lehet.

Ha valaha is repültél nitrós helikopterrel, akkor tudod, hogy a motor hőmérsékletének az ellenőrzése alapvető fontosságú. Ha a hömérséklet nem jó, a motor gyenge lesz és nagyon megsérülhet vagy még rosszabb is lehet. A karburáció állítása befolyásolja a motor hőmérsékletét és teljesítményét. Ezért lett a helikopteres repülés könnyebb az elektromos motorokkal. A hőmérséklet mérése a repülések alatt és után az átlag pilóta számára szükségtelen. Viszont valóban fontos információ a gondos gyártóknak.

A szponzorált és csapatpilóták mérik a motorjaik hőmérsékletét, mert ez szintén visszajelzés a szállítóknak. De miért olyan fontos? Próbáljuk meg megérteni.

Az alapelv ezeknél a motoroknál mindig ugyanaz: 3 fázisú, kefe nélküli motorokat használunk a helikopterekhez. Ezen motorok egyik fő összetevője a neodymium mágnes a rotoron, azaz a motor forgórészén. Ezek a mágnesek a legerősebb ismert mágnesek, sokkal erősebbek, mint a vasmágnesek. Tartalmaznak vasat, bórt és neodymiumot (Nd), mert a neodymium maga nagyon merev, érzékeny anyag, gyorsan oxidálódik, könnyen törik. A neodymium ötvözet mágnes hőtűrése körülbelül 80°C, viszont megfelelő gyártással ez megnövelhető maimum 230-240°C-ig is. 

A mágneses erősség a magasabb hőmérséklet következtében szintén gyengül. Az egyetlen módja annak, hogy ugyanazt a magasabb hőmérséklet mellett a teljesítményt elérje, ha az áramerősség növekszik. Éppen ezért a nagy áramfelvétel nem jelenti azt, hogy a motor erős. Jelenthet akármit, rossz beállítást vagy szoruló fogaskerekeket is. A lényeg a kimenő teljesítmény, és a jobb motor kevesebb áramot vesz fel ugyanahhoz a teljesítményhez.

Az áramfelvétel növelése nagyobb veszteséget jelent, mint például a rézveszteség, az elektromos veszteség és így tovább. Az energia nem vész el, csak átalakul. És az energiaveszteségnek valamibe át kell alakulnia, ez jellemzően hő. Végül a veszteség hővé alakul, és ez egy pozitív visszacsatolás, akár a nukleáris láncreakció. Ráadásul a motor tekercselése sem terhelhető a végtelenségig, van egy pont, ahol telítődik, szaturálódik és nem csinál erősebb mágneses mezőt még akkor sem, ha az áramerősség nagyobb.

Az áramerősség és a hőmérséklet közötti egyensúly alapvető. Ahogy az állórész és a forgórész erősségének az egyensúlya is nagyon fontos. Egy ideális világban az egyik pont olyan erős, mint a másik, különben az állórészről a forgórészre kerülő energiaelnyelés nem lesz 100%-os. A tekercselés minősége, a motor kialakítása, a felhasznált anyagok, a légáramlás mind nagyon fontosak. És ez az, amiért a csapatpilóták és a szponzorált pilóták ellenőrzik a hőmérsékletet a repülések után, különösen a változó repülési stílusokban, majd ezeket az eredményeket visszaküldik a gyártóknak. A hő a motor közellensége.

Ha egy motor egyszer forró, a mágnes időlegesen gyengül. De ahogy ez több és több alkalommal történik meg, a mágneses erősség elvesztése véglegessé válik, az idő előre haladtával a motor elkerülhetetlenül meggyengül, elveszti a mágnesességét. Visszatekintve akkora, amikor az Align a T-Rex 500-at kiadta, az RCM-BL500L motorja nem volt túl erőteljes, de azért rendben volt. Aztán sok-sok repülés után elkezdett meggyengülni. Egy ismert tünete volt: a motor extrém forró lett, még a keret is felmelegedett. 200-250 startot követően a motor kipurcant, mindenféle nyilvánvaló ok nélkül elhalálozott.

Egy ideális világban egyáltalán nincs súrlódás, nincs elektromos ellenállás a motorban, amik mind veszteséget okoznak. És ez a veszteség hő formájában jelentkezik. A cél egy motor tervezésekor az, hogy ez a veszteség és a keletkezett hő minél alacsonyabb legyen.

Ha régóta a hobbiban vagy, akkor emlékezhetsz, amikor a Scorpion elkezdett a helikopterekhez motorokat gyártani. Divattá vált a gyári Align RCM-BL500L motort a népszerű T-Rex 500-ban Scorpionra cserélni, mivel azok sokkal erősebbek voltak - szerettük őket, de nagyon forrók voltak a startokat követően. Ennek a hőnek volt egy kevésbé szeretett következménye: a csapágyak nagyon rövid idő alatt elkoptak. 30-50 start után végük volt, és ennek a jele egy visító hang volt. 

Kipróbáltuk az összes elérhető csapágymárkát az olcsó kínaitól az SKF-en át a japán EZO-ig, de egyik sem tartott tovább 50 startnál. Egy kis idő elteltével olyan gyakorlottak lettünk a csapágycserében, hogy még mindig képes vagyok az öreg T-Rex 500-asban levő Scorpion motorom csapágyait 5 perc alatt kicserélni (beleértve a ki- és beszerelést). A motor még mindig működik (majdnem 10 év után is), de időnként igényli ezt a törődést. Mindig tartok egy garnitúra csapágyat itthon.

A kopást a hő okozta. A külső gyűrű nem tágul annyira, mint a belső és ha ez nem lenne elég, a golyók a hő által szintén tágulnak az egyébként csökkenő helyükön, amit a különböző mértékben táguló gyűrűk okoznak. A csapágy szorosabbá válik, ezzel nagyobb súrlódást okozva, végül a gömbök nem bírják az erőket, és a csapágy zajossá válik, majd extra vibrációt okoz egészen addig, amíg meg nem áll. Ezek után a motortengely elkezd csúszni a csapágyon vagy még rosszabb, az egész motor megáll.

A motorban a vezetékek szigetelése szintén megsérül, rövidzárat okoz, elpusztítja a motort - és ha nem lennél szerencsés a szabályzó követi és meghal.

Ha nem is jutsz el idáig, a folyamatos magas áramfelvétel még mindig csökkenti az akkumulátor élettartamát. Igen, képesek nagy áramot leadni egy rövid ideig, de számít, hogy hányszor kell ezekkel a csúcsokkal foglalkozzanak. Ha a motor forró, valami nem jó. Lehet hogy a motor tervezési hibája, vagy csak egy szimpla timing probléma, de a forró motor rövid akkumulátor élettartamot jelent inkább, mint annak a bizonyos motornak a nagy teljesítményét. A nagy áramerősség szintén nem egyenértékű a jó motorral. A jobb motor az, amelyik ugyanazt a leadott teljesítményt produkálta alacsonyabb áramerősségen. Ugyanis ez azt jelenti, hogy a veszteség alacsonyabb, a motor hatékonyabb, az akkumulátor tovább tart, a motor tovább fog működni.

Ezeket mind befolyásolja a hő. A kezdeti időben ezeknél a motoroknál az volt a kérdés: hogyan lehetnének erősebbek. A jelenlegi kérdés az, hogyan lehet ezeket a motorokat erősebbé tenni anélkül, hogy forróbbak lennének. Az összes részlet az egyensúlyról szól. Minden összetevő - mint a vas, bór, neodymium ötvözete - top secret, és minden egyes gyártó ezeken a paramétereken dolgozik. És nincsenek egyértelmű szabályok, a jó motor építése kísérleti tudomány. Minden egy kombinációt újra és újra ki kell próbálni mielőtt a motor végtermékként elhagyja a gyárat. Az egyetlen különbség ezek között a gyárak között az a pont: mikor nyilvánítanak egy motor jónak.

Tény, az alacsony hőmérséklet önmagában nem a jó motor jele. A biztosított teljesítmény a végső jele a jó motornak, valamint az élettartam ami ezekkel a drága erőforrásokkal érkezik szintén nagyon fontos. De az összes jelet befolyásolja a leszállás utáni hőmérséklet.

A vezető motorgyártók többé-kevésbé hasonlóak a minőség tekintetében: Egodrift, Kontronik, Scorpion vagy az XNova mind nagyon magasra rakják ezt a szintet, és még az RC helikopterek esetén kevésbé népszerű cégek is (akik egyébként nagyon népszerűek lehetnek más piacokon), mint a KDS vagy a Hacker hasonló szabványok szerint dolgoznak.

Amikor kiválasztod a megvásárolni kívánt motort, a hőmérséklet nem az egyetlen szempont, amit figyelembe kell venni. Először is: készít-e a gyártó motort a te modelledhez? Aztán számít, hogy mennyire vagy hűséges, mit használnak a barátaid és a kedvenc pilótáid és milyen tapasztalataik vannak. Milyen a garancia, milyen az ügyfélszolgálat. És végül, de nem utolsó sorban: mennyire "vastag" a bankkártyád. Viszont a kemény repülés után mért hőmérséklet megjósolja, hogy nehezen megkeresett pénzedért a motor mennyi ideig fog tartani.