Motores para Electric ducted Fan

Los Motores Outruner de EDF rompen todas las reglas de motores eléctricos.

Soportan consumos muy elevados de corriente, y en ellos el parámetro de watts por gramo se eleva considerablemente.

Es común encontrarnos motores que soportan 10 o mas watts por gramo.

Dos son las  únicas diferencias con respecto a los otros motores.

1ra. Se fabrican con kv muy altos y con menos imanes  o polos magnéticos.

La principal razón de esto es que al tener menos imanes el Controlador o ESC puede manejar más RPM,   Aunque esto puede perjudicar en la eficiencia y beneficia por la disminución de peso.

2da. La instalación permite que los motores reciban  enormes cantidades de flujo de aire, logrando una disipación de calor muy alta en comparación del uso normal de los motores.

Esta parece ser la razón de que estos motores soporten grandes consumos de potencia en watts.

Por supuesto el peso del motor sigue siendo uno de los principales factores para considerar la potencia máxima a la que pueden ser usados.

A la hora de seleccionar un motor, es muy importante considerar 4 cosas.

1.- La carga del rotor,

2.- El voltaje a utilizar,

3.- El peso del motor

4.- el Kv del motor.

La carga del rotor depende mucho del numero de palas,  del pitch. Y el diámetro de ellas.

Así que se utiliza un motor mas grande y con menor KV a medida que el diámetro del fan es mayor.

Una razón de esto es que al ocupar un motor que consuma mayor potencia, requerimos mayor voltaje para los mismos amperes.

Mantener un voltaje bajo nos obliga a consumos muy altos de amperes y  eso no es muy practico.

Un kv alto nos obliga a un voltaje bajo y mas amperes.

Los resultados dependen en gran medida de la instalación, el tail cone y el inlet.

Los Fan más comunes son los de 55mm, 64mm, y 70mm

También existen, pero menos comunes, fans tan chicos como los de 20, 30 y 50mm.

Y tan grandes como los de 90, 100 y 125mm.

En este momento solo nos ocuparemos de hablar sobre los primeros: 55, 64 y 70mm.

Algunas graficas son obtenidas del Data Sheet de Bruce Abbot.

Los de 55mm mas conocidos son los de marca GWS , Kyosho y Xfan 56.

Tabla de pagina de Bruce Abbot.

Los de 64mm mas conocidos son GWS, EDO/Starmax, S-fan. Haoye.

Tabla de página de Bruce Abbot.

El DF EDO/Starmax es el mas común, el de 6 palas es un clon del GWS64. y los hay con lip y sin el.

El de 5 palas tiene ligeramente menos carga, pero es muy parecido.

Los hay con adaptador Colective, con prisionero y con adaptador a presión.

Con spiner en el HUB y sin el.

Muchos de ellos se pueden utilizar en el rango de 40,000 rpm o menos con pocos ajustes o sin ninguno.

Pero para trabajarlos en el rango de 40-50,000 rpm es necesario balancearlo lo mejor posible. A 50,000 rpm pueden producir alrededor de Un Kilo de empuje y un Eflux de más de 140MPH.

Personalmente considero que es mejor para esto, un motor Brushless outruner  y no cualquier ESC podrá controlar estas RPM, se debe usar uno de buena calidad.

Analicemos esta grafica del DF de Starmax. 64mm, 6 palas. (Clone de GWS.)

La razón es que que un inruner de buena eficiencia es caro en comparación a un outruner que del mismo resultado, además posiblemente sea más pesado ya que reciben menos enfriamiento.

Otra razón, es que se prestan mucho para experimentar, y si estos son dañados, aun se pueden rebobinar.

Consideremos 50,000 rpm como limite.

Utilizaríamos un motor de 70 a 100 gramos Outruner.

Con 3s el motor seria de aun Kv aproximado de 5400, y consumiría de 64-73amperes dependiendo la eficiencia de el.

(creo que no hay ningún motor en el mercado que pueda cubrir estas expectativas, )

Con 4s el motor seria de aun Kv aproximado de 4100, y consumiría de 48-55amperes dependiendo la eficiencia de el.

Con 5s el motor seria de un Kv aproximado de 3250, y consumiría de 38-44amperes dependiendo la eficiencia de el.

En este fan, utilizar el limite de RPM de 50,000 nos pone en un verdadero predicamento,

Ya que es necesario de 700 – 800 watts, un motor mas pesado con 3s o una baterías mas pesadas con 5s.

Lo que se elija, siempre quedara un paquete de poder muy pesado en relación al empuje obtenido.

Para evitar esto es necesario emigrar a un  DF más grande 68 o 70mm.

Consideremos entonces un limite practico de 44,000 rpm con alrededor de 550Watts.

Con 3s el motor seria de aun Kv aproximado de 4,700-4800 y consumiría alrededor de 50A.

Con 4s el motor seria de aun Kv aproximado de 3,625, y consumiría alrededor de 38 A.

Más conservador y útil para  muchos Jets seria un limite de 40,000 rpm.  y  420 watts.

Con 3s el motor seria de aun Kv aproximado de 4,380  y consumiría alrededor de 38A.

Con 4s el motor seria de aun Kv aproximado de 3,300  y consumiría alrededor de 29 A.

Nota,

Todos estos números son aproximados y representan resultados en una instalación externa con lip y sin tailcone.

En una instalación interna, el amperaje subirá 10-15% y las RPM disminuirán  entre 1-3 % dependiendo de lo cerrado del Tailcone.

El DF de marca EDO-63 de 5 palas es ligeramente diferente.

Considerando los datos suministrados por H King en sus motores para EDF

Elabore esta tabla.

Hay algunas discrepancias, que posiblemente sea por errores en los datos.

De todos modos nos da una buena idea de que motor nos conviene utilizar.

Los azules son muy fríos y producen poco empuje y consumen pocos amperes.

Los amarillos son los ideales en eficiencia a máxima potencia.

Los naranja son algo críticos. Pueden no durar mucho.

Los lilas  no recomiendo usar. A menos que se rebobinen.

El % de NLS nos indica el desempeño del motor. Siendo malo cuando es por debajo de 80%

La mayoría de los motores Turnigy sostienen un % de nls arriba del 80% cuando se usan a solo 4 watts por gramo de peso del motor. Y baja a medida que aumentamos la potencia por encima de eso.

En cambio un motor de estos rebobinado, se puede usar a mas de 6watts por gramo y sostener un % NLS de mas de 83%.

Probablemente se logren mejores números en algunos de estos motores al usarlo con 4slipo.  (No recomiendo utilizarlos con 4s aquellos motores que tengan su kv arriba de 4000., para mantenerlos por debajo de los 650 watts.

En el caso del motor marcado en lila, el 2610-5000 no es recomendado utilizarlo con un fan de 63mm. Ya que % de NLS es de 67%. Solo se puede usar en Fan de menor carga como los de 3 palas o los de 55mm.

Si estudian estas graficas se podrán dar cuenta que a medida que se quiera utilizar mas potencia, se debe usar un motor mas pesado, independientemente de las celdas que se usan.

También que entre mas voltaje se use, el kv debe ser menor. (Esto no lo dice las graficas, posiblemente en otras que haga.)

De 600 a 700 watts son necesarios para llegar al limite de 50,000 rpm, y produce como 850 gramos de empuje.

Proyección a 4s con 14.5Volts

Se puede utilizar con 4s los motores marcados con amarillo,

Los marcados en azul son algo fríos  y serán muy confiables a 4s.

Los marcados con naranja  se pueden utilizar previas pruebas y con mucha precaución.

Los marcados con Lila no se deben utilizar,

Y por ultimo los de 70mm. En los que se incluye los de 68mm y el GWS de 75.

Los modelos de Haoye parecen ser influenciados por algunos de Marca Wemotec, que a la vez fueron desarrollados de los estudios realizados por Bob Kress, Uno de los pioneros en el ramo de Glow DF y EDF.

Los GWS parecen ser diseños propios y estos han sido ampliamente copiados.

Tabla de la pagina de Bruce Abbot.

Wemotec EDF.

Esta Compañía fue de las primeras en sacar ducted fans para motores eléctricos. Al principio solo para motores de brochas, pero hoy solo se venden modelos optimizados para Brushless, con los rotores dinámicamente balanceados.

Por lo general estos modelos de EDF se trabajan con motores inruner., 

Los hay de 50mm el micro fan, de 68mm el mini fan y de 90mm el midi fan.

Su rotor de 68mm ha sido extensamente copiado por otras marcas.

Esto no quiere decir que sean iguales, ya que los copian con 5 o 6 palas, con diferente tamaño de espiner, de palas y de paso de la hélice.

Posiblemente de todos ellos el que mas carga al motor es el Sapac.

Para usos ligeros de no más de 500 watts se les pueden poner motores ligeros de 70 a 80gramos.

Pero para alto desempeño hay que usar motores de mas de 100 gramos.

El Wemotec mini fan con el motor Het 2w25 (98 gramos) y alimentado con 22 volts produce mas de 2 kilos de empuje, consume alrededor de 1400 watts para mas de 52,000 rpm.

Los Aviones de foam que comúnmente traen un fan de 70mm, traen uno muy similar o clone del Wemotec mini fan.

He tomado algunas pruebas con este fan y\tanto el de 5 palas como el de 6 palas.

F18 Starmax,

Fuera del avión.

11.7V, 21.95ª, 27,280rpm, 257Watts.

F5 de Starmax.

Instalado en el Avión.

14.72v, 33ª, 486 Watts, Aprox 31,000 rpm.

F5 de Blitz rc.

Instalado en el avión con 4s 30C.

15.10V, 35.9ª, 542 watts, Aprox 32,000rpm.

Pruebas con el EDF LX o clon de 6 palas.

F117 Banana Hobby LX fan. 6 palas.

15.30V, 41ª. 627 watts.

EDF Exceed  F18, DF clone LX 6 palas.

Motor 2839, Kv 2746 Rojo/metal, 85 gramos.

3s, 11.22V, 26.6 A,   298 watts.

4S, 14.46V, 40.23A. 581 Watts.

4S, 14.72V, 41.09 A, 604 Watts.

4s, 14.8V, 42.6 A,  630 Watts.

Montado en Airfield F15.

Con motor 2815, 3109 Kv. 75gramos realambrado.

14.4V, 40ª, 34,300rpm  576 watts, (no montado en avión, con Lip)

4s, 14.14V, 42 A, 593 Watts.

4S, 14.50V, 44.4 A. 643 Watts..

4S, 14.72V,  46.1 A, 678 Watts.

4s nueva, 15V, 46.64ª,  699 Watts.

Uno de los clones mas populares  es el DF de marca Sapac  pero hay otros clones también populares como los de Starmax, Blitz , LX, Airfield y posiblemente otras marcas.

Puede ser que el rotor de Sapac tenga un pitch ligeramente mayor a los demás.

Aquí unos datos y una grafica del Sapac de 70mm de última generación, medidas con el motor Sapac 2842-3200.

Para unas 40,000 rpm :

Se ocupa 4s y un motor de 3200kv.

Para un Wemotec Mini fan: 600 watts.

Para un Clone 70mm.: 840watts.

Para un Sapac 70mm.: 950 watts.

Actualmente existen EDF de muchas palas y otros de muy pocas.
Los de pocas palas representan una carga menor que los d emuchas palas.
En la siguente grafica comparamos el comportamiento de un Wemotec mini fan de solo 5 palas vs un Change sun de 10 palas. 

 Siedo la grafica de wemotec, la ccomprendida entre 40,000 a 50,000 rpm y la otra la de CHS-10.
CHS tambien tiene un rotor de 4 palas con una carga muy parecida al wemotec y otro de 12 palas con una carga muy similar al de 10 palas. (todo en 70mm).