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CDROM "Flugmotor"

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Angeregt durch Hinweise im Internet und diversen Artikel in einschlägigen Zeitschriften, beschloss ich, den Umbau eines gewöhnlichen CDROM-Motors in ein flugtaugliches "Triebwerk" zu versuchen. Nach einigen Experimenten und Diskussionen in der LRK Newsgroup von Yahoo gelang es, einen extrem billigen, 21 Gramm schweren Motor zu bauen, der einen Speed 400 ersetzen kann.

Dank der kurzlebigen Computerwelt gibt es genügend Rohmaterial. Allerdings ist ein wenig Glück notwendig, jene CDROMs zu finden, deren Antrieb mechanisch geeignet ist und bei denen sich die überflüssigen Teile einfach und ohne Beschädigung des Motors entfernen lassen.

In einem alten Dell Desktop PC mit NEC CDROM Laufwerk wurde ich nach einigen Misserfolgen fündig. Das Laufwerk war einfach zu öffnen und - ganz wichtig - die Antriebseinheit liess sich einfach und ohne Gewaltanwendung in die Bestandteile zerlegen.

Aufbau des Original-Motors

Je nach Laufwerk können die Komponenten unterschiedlich aussehen. Manche sind für unsere Zwecke besser, manche schlechter geeignet. Entscheidend ist, dass man an die Achse herankommt und eine gute Montagemöglichkeit gefunden werden kann. Bei den meisten Motoren (bei allen, die ich gesehen habe), ist der Magnetring zu schwach um eine flugtaugliche Leistung zu erzielen, meist steigt der Regler bei höheren Drehzahlen bzw. unter Last aus (Motor bleibt mit hohem Pfeiffton stehen).

Abmessungen und technische Daten des Original-Motors
Aussendurchmesser der Glocke: 28.5 mm
Höhe der Glocke: 7.8 mm
Durchmesser der Achse: 3 mm
Länge der Achse: 6.8 mm
Durchmesser des Stator: 24 mm
Höhe des Stators: 5.2 mm
Anzahl Pole: 9
Dicke der Bleche: ca. 0.5mm

Vorbereitungsarbeiten

Die rotierende Metallglocke kann vorsichtig aus der Lagerung gezogen werden. Die Innenseite ist mit einem Ring aus magentisiertem Kunststoff ausgelegt.

Zwei Schrauben fixieren den Stator und das Achslager auf der Trägerplatte. Nach dem Lösen dieser Schrauben kann der Strator und das Lager abgenommen werden. Der Stator ist mit dünnem Draht bewickelt. Dieser Draht muss vollständig abgewickelt werden (Achtung: Oberfläche des Stators nicht beschädigen).

Der Magnetring, der an die Innenseite der Metallglocke geklebt ist, ist für unsere Zwecke viel zu schwach und muss entfernt werden. Man kann den Kunststoff mit einem scharfen Messer leicht vom Metall abtrennen - aber Vorsicht - wir brauchen die Finger noch für später!

Herstellen der Befestigungsschrauben

Als nächstes gilt es, das Montageproblem zu lösen. Irgendwie muss der Motor ja im Flugzeug befestigt werden. In Erinnerung an die alten, lauten Cox-Zeiten, habe ich an eine Montage direkt am Kopfspant gedacht.

Zwei entsprechend zugeschliffene 2mm Zylinderkopfschrauben (16 - 20mm lang) halten den Stator und das Lager zusammen und ermöglichen eine saubere, trennbare Verbindung (ich bin kein Fan von Klebebändern oder ähnlichem Zeugs).

Das Zurechtschleifen der Schrauben lässt sich einfach mit einer kleinen Feile bewerkstelligen. Die abgeflachten Seiten dienen auch als Sicherung gegen verdehen und verbessern den Wärmeübergang zwischen Stator und den Schrauben (wir sehen später, warum das wichtig ist.)

Neubewicklung

Der Stator wird nun mit 17 - 25 Windungen aus 0.4mm - 0.5mm dickem, hochwertigem Kupferlackdraht bewickelt. Weniger Wicklungen bringen höhere Drehzahl, mehr Wicklungen höheres Drehmoment. Je "schöner" und gleichmässiger die Wicklungen sind, desto besser. Während der Wickelarbeiten gut mitzählen - potentielle Quellen für Konzentrationsstörungen wie Radio, Telefon, Kinder fernhalten. Während des Bewickelns prüfen, ob sich das Lager problemlos einstecken lässt. Die Isolierung des Drahtes darf auf keinen Fall beschädigt werden. Man kann Dreieck oder Sternschaltung verwenden. "Stern" zieht weniger Strom, ist weniger kritisch für den Regler und bringt höheres Drehmoment bei geringerer Drehzahl. Die Dreieckschaltung ist "heisser" - mehr Strom, mehr Power, mehr Drehzahl, aber mehr Wärmeprobleme und u.U. Aerger mit dem Regler.

Erster Test

Mit einem Multimeter testen, ob es keinen Kurzschluss gibt. Es darf keine Verbindung zwischen den Wicklungen geben und auch keine Verbindung zwischen Wicklung und Stator. Man kann auch die Magnetglocke aufsetzten und die Wicklungen kurz an eine Batterie anschliessen (1.5 V "Normal" - auf keinen Fall ein Akkupack verwenden). Der Motor muss dann einen spürbaren, kräftigen Ruck machen und man muss spüren können, dass die Magnete die Glocke kräftig festhalten.

Anschlusskabel montieren

Die Kupferdrähte mit einem scharfen Messer gut abisolieren und mit dem Lötkolben verzinnen. Danach die Wicklungsdrähte entsprechend Skizze zu 3 Anschlüssen zusammenfassen. Dünnen Schrumpfschlauch über die Anschlüsse schieben und die Enden in 2mm Buchsen einlöten. Danach die Buchsen mit Schrumpfschlauch isolieren (siehe Bild "Stator, montiert Rückansicht" weiter unten). Darauf achten, dass im späteren Betrieb kein Kurzschluss durch blanke Stellen entstehen kann - das hätte im Flug fatale Folgen.

Magnete einbauen

Für die Magnete gilt: je stärker desto besser !! 

Ich habe goldbeschichtete Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Magnete mit der Grösse 5x5x1.2 mm verwendet, die ich bei www.supermagnete.ch gekauft habe. In den Newsgroups wird auch www.engconcepts.net als gute Quelle genannt. Für andere Lieferanten mit Google suchen oder in Newsgroups nachfragen.

ACHTUNG, ACHTUNG: die Magnete müssen N-S-N-S ... montiert werden, sonst funktioniert der Motor schlecht oder gar nicht. Am besten reiht man die 12 Magnete auf, legt eine Glas- oder durchsichtige Kunststoffplatte darüber (Deckel, Kunststoffschachtel o.ä.) und prüft mit einem anderen Magneten, ob sich die Motormagnete und unser "Prüfmagnet" abwechselnd anziehen und abstossen.

Dann nimmt man einen Magnet nach dem anderen und klebt sie mit einem guten Zweikomonentenkleber z.B. Araldit oder Uhu Endfest (alle Flächen vorher ordentlich reinigen und entfetten, keine 5-minuten Kleber verwenden) in die Glocke. Auf gleiche Abstände achten - diese Aktion erfordert etwas Fingerspitzengefühl.

Nach dem Aushärten können noch die Zwischenräume mit einem Gemisch aus Kleber und Microballoons ausgefüllt werden. Nicht zu viel Kleber verwenden - es hält mit wenig auch sehr gut.

Zusammenbau

Der Motor kann nun zusammengebaut werden. Schrauben einlegen, Lager einschieben und das Ganze mit Muttern zusammenschrauben. Magnetglocke vorsichtig aufsetzen und darauf achten, dass die Glocke nicht auf den Wicklungen schleift - gegebenenfalls eine Kunststoffscheibe als Abstandshalter auf die Achse stecken.

Regler anschliessen und darauf achten, dass es nirgendwo Kurzschlüsse geben kann. Falls sich der Propeller in die falsche Richtung dreht, einfach zwei der drei motorseitigen Anschüsse vertauschen.

Für die Montage des Propellers muss die Bohrung der Nabe unter Umständen etwas grösser gemacht werden. Mit guten Magneten können Popeller bis zu 7" Durchmesser betrieben werden. Hier lohnt es sich, mit etwas Experimentieren das Optimum zu finden.

Die magnetischen Kräfte sind so stark, dass der Propeller und die Glocke im Gleitlager festgehalten werden, man benötigt keine zusätzliche Fixierung der Welle.

Es ist nicht notwendig, Kugellager zu verwenden. Das in diesen Drives verwendete Gleitlager hat sich bis jetzt bewährt und ist auch stark an einer guten Wärmeabfuhr von Stator über die Schrauben zur Kühlplatte ("heatpipe") beteiligt.

Testlauf - es wird spannend

Erste Tests sollten ohne Luftschraube durchgeführt werden (der Brushless-Regler ist eben wirklich ein Regler). Auf verdächtige Geräusche achten, die durch schleifende Drähte erzeugt werden. Wenn alles OK ist, kann man einen ersten Probelauf mit Propeller wagen. Den Motor ordentlich montieren und entsprechenden Respekt vor den rotierenden Blättern nicht vergessen.

Einbau in das Flugzeug

Java 150 von Simprop/Scorpio

Das abgebildete Flugzeug ist ein "Java 150" von Scorpio/Simprop mit 1.5m Spannweite. Ursprünglich war ein Speed 400 mit 4:1 Getriebe und 7x1100mAH Akkus eingebaut. Diese Antriebseinheit wurde mit dem CDROM Motor und 7x350mAH ersetzt. Das Modell steigt gut, die Segelleistung ist aufgrund des geringeren Gewichtes wesentlich besser.

Calimero von AFF

Sehr bewährt hat sich der CDROM Motor auch im Calimero. Calimero ist ein kleiner (1m Spannweite), hervorragend fliegender E-Segler von AFF (Deutschland), der urspünglich für einen Speed 300 konzipiert wurde.

Betriebserfahrungen

Nach einigen Test und vielen Tipps aus den Newsgrous hat sich folgende Bewicklung für den Einsatz im zum "Soft-Hotliner" mutierten Calimero herausgestellt:

20 Windungen
0.5 mm Cu Draht
12 Magnete 5x5x1.2 N50
Delta/Dreieck Schaltung
Luftspalt ca. 0.4mm
6x3 Graupner CamFolding Prop
7x500mAH NiCD bzw. 7x1100mAh NiMH
6.5 Ampere bei Vollgas
13'400 U/min

Steigflüge mit 45° und mehr sind locker möglich. Mit 7x500mAH (die passen genau in den Rumpf und man benötigt kein Blei) erreicht man Motorlaufzeiten von ca. 5 Minuten.

Obwohl man manchmal die gegenteilige Meinung hört, hat sich gezeigt, dass die Verwendung von stärkeren Magneten zumindest bei diesem Motor immer zu besseren Ergebnissen (besserer Wirkungsgrad, mehr Schub) geführt hat.

Der CDROM Motor ist auch für Depron Kunstflieger wie z.B. den "Shockflyer"  gut geeignet. Allerdings sollte man dann Sternschaltung und eine grössere Luftschraube verwenden. Der Shockflyer fliegt auch mit alter Technologie (NiCad Akkus) sehr gut . Das Gewicht zu Schubverhältnis ist etwa 1:1. "Torquen" ist da nicht wirklich möglich und senkrechtes Beschleunigen auch nicht. Das liegt aber am Gewicht der Akkus. Mittlerweile bin ich in die Lipo Technologie eingestiegen, aber es lohnt sich nicht mehr, dieses alte Schlachtross umzurüsten.

Schlussfolgerung
Die kleinen CDROM "Flugmotoren" haben sich bis jetzt bestens bewährt. Mit der zuletzt beschriebenen Antriebskombination ist es möglich, praktisch ununterbrochen zu fliegen. Ein moderner Lader (ich verwende den Reflexlader "Mercury" von Hölzl) kann die kleinen Akkupacks ohne nennenswerte Erwärmung in 15 Minuten laden. Man kann starten, fliegen, landen, Akkus wechseln und wieder starten. Keine langen Ladezeiten, keine Abkühlpausen, keine Wartung am Boden - so wie es sein soll ;-)

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