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2020年10月17日土曜日

モーター考察【進角特性】

 仕事柄モータに携わることが多く

ラジコンモータにも思うところがあり使い方の忘備録として記録したいと思います.

手元にはsmart loggerがあるのでそこから回転数や加速度(トルク)をロギングしてデータを収集します.


このサイズでいろんなデータが収集できるのはやっぱり便利だなと思います.

smartloggerには温度も2チャンネル記録できるのでモータに直接サーミスタを貼り付けて測温も実施します.



貼り付けているのは鉄心となるステータコア部分とコイルエンドの巻線部分です.

測温する理由としては

※日本電産HPより

電力の入力に対して銅損/鉄損/機械損(図中には書かれていないですが磁石損や漂遊負荷損があります)が発生し基本的には熱となります.(一部は音として発生)
モータは80~95%を動力として取り出すことが出来る反面、5~20%は熱に変換されるのでよくある走行後のモータ温度を管理するということに直結しています.

※ANSYS HPより

2か所の測温ポイントを分けた理由としてはモータの動作点によって発熱する部位が異なるからです.
上の図からわかるように低回転&高トルク領域では銅損が支配的です.銅損の正体は銅線に電流が流れることにより発生するジュール熱ですね.
解決するには電流を下げる必要があり,銅線を太くしたり,巻線を並列接続したりします.

対して高回転&低トルク領域では鉄損(コアロス)が支配的です.これはステータコアの鋼板に磁束が流れると渦電流が発生しその電流によりジュール熱が発生するためです.あとはヒステリシス損失も一緒に発生しています.
これを解決するには電磁鋼板の厚みを薄くする必要があります.薄い鋼板ほどコストアップするためROARのレギュレーションで鋼板の厚みが決まっているのもここが理由ですね.


測温に対しては上手くいっていないためまたテスト後に結果をUPしたいと思います.

ファンの裏側の測温をしていますが温度が平衡してしまっています.

ファンによく当たるところで測温したら差がわかるかなぁ…


さて今回は進角特性についてです.

モータに進角を付ける理由としてはコイルが発生する逆起電力が理由となっています.

ロータが回転するとロータの永久磁石により磁束が変動しステータのコイルに逆起電力が発生します.

またコイルにパルス電流を流すと巻線のインダクタンス分の電圧降下も発生します.

バッテリ電圧=モータの逆起電力+インダクタンスによる電圧降下

となる点がモータの最高回転数となります.


よく大きいロータを付けると高回転まで回らないと言いますがこれはロータの磁束影響をより強く受けるためです.逆に小さいロータだと高回転まで回せるもののトルクが低下します.

太いロータ&ローギア

細いロータ&ハイギア

のどちらが効率が良いかというのも後々の記事で明らかにしたいと思います.


これを何とか高回転まで回すためにラジコンでは進角を進める制御をしています.

ハイブリッドカーや電車では弱め界磁制御を取り入れて高回転まで回す制御をしますが恐らくラジコンではやってないと思われます(2017年に東芝から発売された産業用ドローンのESCには採用されているみたい)


ここからは自分のイメージとなりますが

ロータが最もコイルに近づく場所で逆起電力も最大となるので,その前に電流を流すというものが進角の概念です.


トルクベストとなる進角ラインは上の図のようなイメージとなります.
進角とトルクの関係は上に凸の放物線となりそれは電流振幅の等高線となります.
電流によってベスト進角が変化し遅角過ぎても進角過ぎてもトルクは落ちます.

実測結果はこんな感じになりました.

条件としてはブースト進角を50/55/60と変化.機械進角は38°.ターボは0°
モータは京商TROX 13.5T ギア比は6.4.ESCはHW製 XeRUN XR10PRO G2

オレンジのプロットがMAXでほぼ1周目or2周目の記録
ブースト進角が50°→55°までは加速G(≒モータトルク)が上昇傾向ですが55°→60°はほぼ変化がなくサチレートしています.
たいして5分間トータルの加速度でいうと55°が最も高い加速となっています.
理由としては


モータのコイル温度がブースト60°ではかなり上昇しているため
電流が流れなくなったor磁石が可逆減磁しているが考えられ出力が下がり後半のLAPの回転数がかなり下がっています.いわゆる熱ダレ現象ですね.
ブースト55°と60°の回転数のクロスポイントは進角55°の最高温度付近です

50°ではそもそものモータ出力が出ていないので温度が上がっていない
60°では進角が進みすぎてトルクは思ったほど出ていないが電流は要求されるので昇温している
と考えています.

これだけ見ると”ブーストは55°が良いんだ”
となりそうですがまだまだ弄れるパラーメータがたくさんありますね…

ブーストスタート/エンド回転数,ターボ進角,ロータ径,ギア比…etc
書き疲れてきたので次はブーストのスタート/エンド回転数について!



2020年10月15日木曜日

2020 2in1サーキットのセッティング(R4)

 最近はBRCサーキットで京商から発売されているモータのデータ取りをsmart loggerでまとめています.

予測と実測が異なる点がいくつかあるのでまとめ作業が難航していて時間が掛かっています.


なのでひとまず軽めの記事からw


京商地元チャレンジにしらかば2in1があるので参加しようとしています.

本来は先週の10月11日に開催予定でしたが台風のせいで延期に

延期後の日程は11月1日となりました.


ただ天気は回復傾向だったので11日に2in1サーキットに行っていました.


ただ午前中は濃霧で走行できない状況

いろいろあって夕方からの走行となりました.



持ち込みセッティングとしてはR4SⅡの取説セッティング

これに

FTTフロントワンウェイ(内側30万,外側10万)

フロントバルク1.5mm上げ

フロントロング用ダンパーステー

R4 Evo2用メインシャーシ

を変更したものです.

ボディはSCorMR-Sで

タイヤはKCスリックSタイヤにインナーはボンバーレッドで走行


走らせた印象としてはリアグリップが薄くオーバーステア傾向

インフィールドは回り込んでほしいのでちょうどいいですが,外周のRの大きいコーナーでは巻き込んでくるのを恐れてハンドルを切り足せない状況


ということでリアアッパーアームをいつも通りバルクから取ります.


やっぱりゴムタイヤのリアアッパーはここがいいみたい.内側のバルク側には2.5mmのシムを入れています.

ギャップの多いサーキットには短いアッパーアームでキャンバー変化を大きくして唐突な動きをしないようにしたいですが

2in1みたいな撒き物をして路面グリップを上げているサーキットではターンインで不安定な挙動をしやすく向いてないみたい.

カーボンプレートはアッパーアームを付けてないですが取り付けたままにしています.

アッパーアームに力が掛かってバルクを倒してデフの回転を妨げるのを防ぐためです.

コーナリング中の転がり感が増えますよ.


リアグリップが増えると今度はインフィールドの曲がりが物足りなくなります.

そこでフロントスプリングをイエロー→ピンクへ極端に柔らかくしてみました.


コーナーの後半で良い感じに曲がるようになりこの辺のスプリングかなと思っていたら外周コーナーでハイサイド…

ただ走行は夕方5時半で,うっすら霧が出るくらい湿度も上がってました.

こんな路面でレースしないだろうなと思いつつもう少しセッティングを探らないといけないかなと

次走るのはレース前日になりそうですが

上記セッティングにフロントダンパーを3穴→4穴で対応できるかなと妄想してます.



2020年9月19日土曜日

スプリングレートまとめ(EP)

 新しいタグとして”スプリング”を作りました.

外出先でもサッとレートとかを把握するためです.


タグには同じバネレートを書いているのに全く違う動きをしたりして

”このバネはあとで掛かる”とか

”このバネはスッとロールするのでハイサイド路面で使う”とか

眉唾かと思っていましたが走らせてみると確かに違うフィーリング

このあたりも何故だろうと思っていました.そこで荷重‐変位線図と重量から何か言えないかなと

測定としてはこんな感じの測定器を使います

一般的な変位ユニット付きのプッシュプルゲージです.
メーカの測定が間違っているということを言いたい訳ではなく,測定器の機差で結果が変わってしまうので第三者がいろんなメーカのバネを実測することで各種のバネの位置づけを明らかにすることを目的としています.

さっそく実測結果一覧

とりあえず手持ちのスプリングです.
上の表は自分がスプリングを買い足し次第更新していきます.

測定的にはヨコモRPスプリングとXRAYスプリングが比較的公称値と実測値が合っていますね.同じ測定器かな?

さてそれではそれぞれのスプリングの特徴を考察していきます.

京商


公称レートからしたら実測値は比較的高めに出ているスプリングです.
一番柔らかいピンク(実測ではパープルが一番柔らかい)でも2.8なので柔らかいスプリングが必要な際は別のメーカのものを選択する必要があります.

さてピンク/パープル/レッド系列とオレンジ/イエロー/グリーン系列では少しスプリングの毛色が違いますね.
ピンク/パープル/レッド系列は自由長から6mm程度のところに変曲点があるプログレッシブな特性です.むしろ6mmのところまではこの3つのスプリングはほぼ同じ特性でそれ以降パープルのみ少し低い特性となっています.

オレンジ/イエロー/グリーンはほぼリニアな特性となっています.
オレンジとイエローの差をあまり感じないですがほぼ同じなんですね.4~7mmのところでやや低い程度では自分は感じられないみたいです
グリーンはR4をラバータイヤで走らせるときのリアスプリングによく使っています


ヨコモRPシリーズ


ヨコモの値段が高級なRPシリーズですね.たまにRCマニアックスでセールしているのでその際にまとめ買いしていますw
リニアタイプのスプリングはキレイにリニア特性です.
プログレッシブに関しては2.8-3.0の変曲点は約7mm 3.0-3.2の変曲点は約8mmです.
変曲点の前はほぼレートは変わらないですが変曲点の後は大きくレートが変わっています.

ヨコモショートショックⅡシリーズ


このスプリングもプログレッシブな特性を持っていますね
変曲点は約5.5mmのところにあります

SMJ


リニアスプリングは4.5mmのところに変曲点があり
プログレッシブは5.7mm付近で変曲点を迎えていますがそのあとは二次曲線的に増えています.

AXON


AXONのSHはスプリングはキレイにリニア特性です.
たいしてHLSは6.5mm程度に変曲点があります

XRAY


XRAYのスプリングはキレイなリニア特性です.
2.7の1種類しか持ってないので今度追加検証ですね


いろいろスプリングを実測してみてわかりましたが

ラジコンのスプリングはバネ定数だけで判断できないということが分かりました.

掛かるとか潰れるとかっていうのはどの変位で変曲点を迎えるか

ということが重要みたい.


次のステップとしてはこの記事を見ながら走行フィーリングと紐づけかな~

HDキャップユニバーサルスイングシャフト

 少し前になりますがしらかば2in1に行ってインファーノGTを走らせてきました.


めちゃくちゃ暑い日が続いていたので快適にラジコンが出来ました

(走らせたのは8月末でした.下界は35℃オーバー…)


本題は別な部品のテストだったんですがそれは公開できるタイミングでまた掲載します!

ということでタイトルにあるユニバーサルジョイントのテストをしました.

これは本来MP10用の部品のようで純正のIFW425に比べると1mm長い94mmとなっています.




1/10のツーリングカーだとユニバの長さで動きが変わったりしますがインファーノだとどうなるか?ですね
あとはユニバーサルジョイント部分部分も1/10ツーリングカーと同じような形状になりましたね.
赤いキャップがアクセントでカッコいいです



さて肝心な性能はというところですが

純正ユニバで走らせたベスト3ラップが

16.0

16.2

15.9


MP10ユニバで

15.5

15.4

15.4


ユニバを交換しただけでこんなにタイムアップ!?となっていますが

10周ぐらい走らせて戻ってすぐに交換して出したので路面変化とかは無いハズ


走らせたフィーリングとしては純正ユニバのほうが”曲がる”フィーリングです.

ただこれはステアリングを切り込んだ時に失速してより内側に曲がり込んでくる動きをしています.

MP10ユニバは曲がり感は薄いですが高いスピードを維持したまま曲がれるようなフィーリングでした.


ユニバが1mm長い影響なのかもしくは形状的にフリクションが少なくて失速しないのか

どちらが理由なんでしょうね


走らせた感覚としてはグリップが極端に低い路面だと純正ユニバでもありかと思いますが

インファーノGTが走れるようなサーキットは大体手入れが行き届いているのでだいたいはMP10ユニバで良いんじゃないかと思います.


簡単ですが今回は以上!

2020年8月13日木曜日

VZW447 FFTフロントワンウェイユニット

ワンウェイを使いたい場合は今まで他社製のワンウェイしか選択肢がありませんでしたが

京商からも発売されましたね.


上の写真のような見た目で加工もかなり凝ったデザインになっています.

以前の記事に書いたアルミアッパーバルクと組み合わせればダンパー、アッパーバルク、ワンウェイユニットと全て同じ色のアルマイトでだいぶカッコいいです!


さてワンウェイの組み立てに関してはYouTubeに動画をUPしましたのでこちらを参考にしていただければと思います

こちらは組み立ての解説動画
これは分解の解説動画

この動画を作った背景としては実は1回目に組み立てた際に組み立てミスがあり
だいぶユルユルなワンウェイとなってしまい“これはラバータイヤに使えないかもしれないな…”と思っていました.
ただこれはしっかりとシリコンオイルを充填できていなかったので緩いワンウェイになってしまったことが原因でした.

組み立て不良で正しい部品の評価ができないともったいないと思ったので動画を作って
誰でも同じような性能を発揮できるように組み立てポイントをまとめました


さてしっかりと組み立てができるようになったところで
じゃあ何番のシリコンオイルを入れれば良いのか?と疑問に思うところでこの動画を


BRCサーキットだとかなりのタイムアップ効果がありますね
自分のオイルを変えていった経緯としては
①内外50万番でワンウェイ組み立て:ワンウェイの効果はあるもののギアデフと大差ない動き
②内側50万のまま外側を10万番の極端に低く:①よりもよりワンウェイの動きをするがまだ巻くような動きをしない
③内側30万番/外側10万番へ:ブレーキングからステアリングを切り始めターンインの姿勢を作りやすくなる この番手でベストラップを記録
④内側30万番/外側8万番:走り初めは③と変わらないものの5分過ぎから巻き始める

④が巻き始めた理由としては5分過ぎでAMBの測定温度で50℃を超え始めていました.
おそらくデフ内部の温度が高温になりシリコンオイルが軟化して動きが巻き始めてしまう領域まで変化したんだと思います.
③のオイルの組み合わせだと15分近く連続で走っても走行中のフィーリングが変化することはありませんでした.


③で書いたターンインの姿勢については
ワンウェイを装着しているとブレーキングでロックすることがなくなります.
(車輪速が車速以下になることがないため)
つまりワンウェイの差動トルクが許す限り強いブレーキングをすることができます
またブレーキを引きずりながらステアリング操作もできるようになります.
今まではシビアにブレーキを抜きながらステア操作していたのがワンウェイに任せっきりになるので運転はかなり楽チンですよ

ブレーキを引きずりながらステア操作するのでコーナリング時の外輪にうまく荷重をかけながら曲がれるのでターンインの姿勢が改善するという意味で記載しました.

荷重移動の後はワンウェイ特有の転がり感ある進入の後
立ち上がりではロックするので力強く立ち上がることができます.

デメリットとしてはワンウェイユニット自体の重さが多少重くなってしまいますが
コーナリングのボトムスピードが上がっているのでこのデメリットを消して余りあるメリットがあると考えています.

ベタ褒めになってしまいましたが本当にいいものなのでぜひ試してみてください!

2020年7月26日日曜日

R4新車組み立て

最近タイヤテストとか燃料添加剤テストをやっていてラバーR4の走行距離がどんどん伸びています.
1日のラジコンで300LAP近く走っていてBRCでこの周回数では60kmぐらい走っているみたいです笑

こんなラジコンを4月末ぐらいから続けていてとうとう先週の最後の走行中に2速のシューを固定しているネジが外れてシューとベルが固着
そのまま駆動系ロックしクラッチやメインシャフト系の部品を壊していきました、、

動きもなんだかカクカクしておかしな動きをしていたのでこの際、新組してしまおう!というのが今週
自分の会社は3連休でしたが,それでも3日共雨だったので一気に新車を組み立てました.

ここで自分の新しい取り組みをいくつか紹介します.

バルク関係

ガラスボードの上に#400の紙やすりを置いてシャシーに当たる部分を面出ししてみました.
やっぱり樹脂ものでヒケとかは真逃れないみたいなのでこのあたりを奇麗に
後はフロントバルクのフロント側取り付け穴はタップを立てておきました.
ここは上からバンパーサポートも共締めされるので緩むことはないかなと
結構硬いネジ穴なのでバルクが倒れてしまうの防止策です.


ブレーキも組み方を変えてみました

用意するものは不完全ネジ部があるキャップビスです.自分はトビークラフトから出ている3x35のキャップビスを使いました.

これを先ずネジ部を5mmぐらい残して切断.
キャップ頭部をドリルチャックで掴んで回しながら#400→#1000→ピカールの順で磨きます.
こんな感じで首下がピカピカになります.

同じくパッドの穴の方もリュータのゴム砥石等を使って内側をピカピカにしておきます.
組み立て時はキャップビスのピカピカの部分がしっかりとバルクに埋まるように締め込みます.
パッドとディスクのクリアランス調整は2個上の写真の赤いスペーサで調整するイメージです.
こうすることでかなりスムーズにパッドが動くようになりますよ.


最後にフロントサスの組み立てです.
今更かもしれませんが
ここのランナーのバリが出ているとサスアームとバルクが干渉してサスアームがスムーズに動きません.
デザインナイフ等でバリを取った後にしっかりとヤスリで仕上げましょう.

これに気付かずフロントサスアームがバンザイしています.
これ深夜だったので、、、眠かったので、、、
ここが動かないとちゃんと走らないのでしっかりと組み立てましょう

そんなこんなで完成
早く梅雨明けしないかな~




メルセデスAMG GT3ボディレビュー

めっちゃカッコいいですね!

さてタイトルにある通りこのボディをさっそくR4に乗せて試してみました.
乗せる前に大変だったのは給油口の穴あけ
一目でわかるロングノーズスタイルのお陰で燃料タンクの取っ手の部分と干渉してしまいます.
優しいことにデカールで給油口の穴あけ目安が付いています.

とはいえ京商カップには給油口径がΦ40mm以下というレギュレーションがあるので
このガイドライン全開で開けるとまずそう、、


結局サークルカッターで37mmの穴を開けてボンネットの干渉する部分をリューターでちょっとづつ削るという作業を繰り返してタンクが開くようになりました.
横から見るとタンクの蓋はこんな感じ


さて実際に走らせてみると
見た目の通りロングノーズなのでフロントのロールはあまりなくて,キャビンの少し後ろからロールしているような状況です.

元々R4をゴムタイヤ仕様にするとフロントだけペコペコとロールしやすく,リアは動かないという動きになりがちですが,このボディを組み合わせるとすごく丁度良い動きになりそうな予感.
自分のR4はフロントバルク下にスペーサを入れてロール剛性を上げているので他のボディでは丁度良いロールでもこのボディには裏目に出ています.
この日はテスト項目がたくさんあってセッティングは変えたくなかったのでお手軽にフロントの動きを強くできるアイテムを追加しました.

ボンネット中心にもボディポスト追加!

ボンネットが長くてたわみやすいらしく,ここへポスト追加はかなり効果大でよく走るようになりました!
メルセデスボディを使う時はここのポスト追加は必須かも、、
因みにボディポストはステアリングポストと共締めにしています.

次回はセッティングもAMG向けにしてみて掲載してみようと思います.

雨上がりで難しい路面でしたがひとまず走行動画を!