Har vi noen DC motor eksperter på forumet?

[gut_man]

Jeg planlegger en modifikasjon av min Lenco baserte platespiller. Ønsker å bytte ut den orginale AC motoren til en moderne stillegående DC motor som i mye større grad kan styres med elektronikk. Det skulle ikke mange søkene til før jeg skjønte at dette ikke er helt rett frem. Så langt har jeg funnet ut at det å finne en børsteløs DC motor som ikke vibrerer på lave hastigheter og samtidig har høy torque er en aldri så liten utfordring. Motorer med slike egenskaper blir fort dyre. Som dere kan se av bildet under, finnes det imidlertid tilgjengelige løsninger. Ombyggingen som er gjort på bildet under koster ca 2500kr. inkl ekstern motorstyringsenhet. Hvorfor ikke bare gå for en slik da? Først og fremst er leverandøren en gammel italiener som sliter med helsa og ikke vet når han kan levere, så har han en del skrudde holdninger som gjør at jeg ikke har så veldig lyst å handle fra ham og til sist virker hans løsning temmelig primitiv på motorstyringssiden.

Dette er hintene som gis om den valgte DC motoren i tråden om DC modifikasjonen på Lencoheaven: "After some experiments with the brushless versions of the dc motor which unfortunately did not give the expected outcome in terms of performance and vibration-related disturbances, I went back to consider again the good old dc motor brushed type, but choosing a model that incorporates a precious tacho generator that allows you to monitor and correct the rotation speed with the varying workload that the reading system could generate during normal operation, and in a completely automatic and imperceptible way for the listener, we will therefore have a system with traction DC current, servo-controlled, and with a wide range of choice for setting the primary speed of the DC motor.
In the latest achievements I have arrived at the choice of coupling a dc motor with a cylindrical spindle whose benefits have been satisfactory and widely discussed in previous posts, the most important regards the section that is fixed at 10mm and allows the electric motor to work at only 800 laps compared to 1400 of the ac motor, but with a torque that is close to double!"

Så til det jeg egentlig lurer på. Er det noen her inne som har kompetanse på DC motorer og som kunne hjulpet meg å finne noen passende motor alternativer til prosjektet? Har med elektronikk-kompetansen på laget allerede.

 

[Valentino]

Sånn for å ikke svare på spørsmålet i det hele tatt så har Sota kastet begynt å bruke AC 3-fasemotorer øverst i hierarkiet.

 

[gut_man]

Hva er rasjonale for AC motor på Sota? Ikke sikkert det er så relevant siden strikk og mellomhjul er to ganske forskjellige prinsipper som nok stiller litt forskjellige krav til motor. Mellomhjul er vel mer kilent for motorstøy/vibrasjoner siden det ikke er noe særlig som demper i overføring av kraft mellom motor og tallerken? Thomas Schick har gått for en bøs Pabst børsteløs DC motor i sin spiller:

Tror at han bruker den minste i denne serien; https://www.ebmpapst.com/content/dam/ebm-papst/media/catalogs/products/Catalog_ECI_EN.pdf
De fysiske dimensjonene gjør denne uegnet for Lenco. Motoren må monteres horisontalt og bør ikke være mer enn 6,5cm dyp og max 4,5cm i omkrets.

 

[Valentino]

Usikker på rasjonalet. De bruker feedbackkretsløp. Det er kanskje enklere å kontrollere frekvens enn spenning?

 

[gut_man]

Her er svaret jeg fikk fra sveitsiske Maxon på spørsmål om en av deres motorer som så aktuell ut:
"Dear Kjetil

The EC-i High Torque is a great motor with lots of torque. But this motor has a winding with iron core.

• Design EC-i motor: https://online.flippingbook.com/view/1042987/266

Motors with iron core always have cogging torque. The cogging torque is particularly high in the High Torque version. Cogging torque causes vibrations and noise (especially at low speed). This is not ideal for a turntable.

Typically, we recommend our brushed DCX motors for turntable applications. They are very quiet in operation. But these motors produce much less torque. However, since these motors produce more speed, perhaps the choice of mechanics could increase the torque accordingly. Are you using a belt drive or pinions? (maxon formulae handbook page 25)

=> Application example: https://www.maxongroup.com/maxon/view/application/The-perfect-record-player

The ironless motor that comes closest to the EC-i at maxon is the EC 4-pole motor (data sheet). This would be an alternative to your selection, but this motor is much more expensive"
Alternativet som det refereres tl koster ca 700 Euro, så det er en temmelig kostbar affære når frakt og mva skal legges til totalen. Noe sier meg at det finnes rimeligere alternativer, men når man ikke helt vet hva man egentlig trenger eller skal se etter, blir den øvelsen temmelig vanskelig i en jungel av tusenvis av alternativer..

 

[gut_man]

Usikker på rasjonalet. De bruker feedbackkretsløp. Det er kanskje enklere å kontrollere frekvens enn spenning?

En mulig forklaring fra Mark Kelly;
About DC (Brushed) motors : "Together these mean that the motor has a linear speed torque curve and is always operating at the balance point of its torque requirement / forward voltage so it has no "excess current" as does an AC motor. This makes a DC motor potentially much quieter than an AC one, but also makes speed control much more difficult. Although some headway can be made by using current compensation (also known as I x R compensation) a true precision DC drive requires some method of sensing the motor speed and compensating for it, such as an add on DC tachometer or an external encoder loop. This adds complexity and can lead to problems with the loop "hunting" either side of its set speed."

 

[Aurora]

Premotec lager en rekke DC motorer, også børsteløse.... Opprinnelig var dette Philips... Platine Verdier bruker bl.a en børsteløs motor, og i utgangspunktet ble det kun brukt rene spenningsregulatorer for motorkontroll, men mer avanserte løsninger finnes også, bl.a en konstruksjon av selvsamme Mark Kelly...

 

[Fenalaar]

Origin live selger kit med dc-motor og motorstyring. Kanskje noe av dette kan benyttes?

Turntable Motor and Power Supply Replacement - Money Back Guarantee

Have a broken turntable motor? Order our replacement motor kit to get your turntable up and running again. Provides a drastic performance increase. 30 - Money back guarantee.

www.originlive.com

Johan-Kr

 

[gut_man]

Har vi virkelig ingen som har peiling på slike motorer her inne?? Da er dette kanskje en tråd som kan bringe litt kunnskap til menigheten om ikke annet. Jeg tok kontakt med Elinco som produserer DC motorer etter kundens specs. De virker å ha superinteressante løsninger. Dessverre virker det som om man må opp i store kvantum for å kunne bestille derfra. De har imidlertid en del interessant informasjon på sine nettsider om hva som forårsaker "cogging torque" problematikken som resulterer i vibrasjoner når man kjører motorene på lavere hastigheter: https://www.e-jpc.com/why-slotless-brushless-dc-motors/#more-51
Denne modellen ser spesielt godt egnet ut til formålet mitt ut fra hva jeg har klart å lese meg til: https://catalog.e-jpc.com/item/brushless-dc-motors/vh-inner-rotor-brushless-dc-motors/7212 Utrolig irriterende at de frister med sånne fine ting uten at de har distributører eller selger direkte til små-kunder.. Men så vet man da litt mer om hva slags egenskaper man skal lete etter i det minste. Veien er målet

 

[Aurora]

Nå var det nettopp de børsteløse DC motorene fra Premotec jeg forsøkte å vise til....

 

[duc916]

Ser at det er snakk om 3200 rpm og 40w eller så. Hvis det er kriteriet, så kan det hende en kan teste med en børsteløs modellflymotor. Det jeg er usikker på er om de børsteløse kontrollerne er i stand til å finregulere hastigheten slik vi er avhengig av. Det finnes også noen motorer med feedback slik at en kan regulere turtall basert på feedback. Har aldri forsøkt noen slike motorer, så jeg aner ikke hvordan eller hvor godt de funker. Og de fleste modellflymotorer støyer en del når de går...

 

[gut_man]

Nå var det nettopp de børsteløse DC motorene fra Premotec jeg forsøkte å vise til....

Var inne og kikket på Premotec. Har huket dem av på lista over kandidater, men trenger fremdeles å lære hva som skal til for å få minst mulig støy ved de hastighetene mellomhjulet drives med.
Edit: Ut fra det jeg har lært i dag, er de kandidatene fra Premotec som virker å være mest aktuelle ut fra mekaniske egenskaper for store til å passe i motor opphenget. En ting jeg trenger å lære, er hvor mye torque er nok? Ser f.eks at motoren som Thomas Schick har valgt for sitt prosjekt har 110 mNm oppgitt torque. Hans prosjekt er en mellomhjulspiller og dermed antar jeg at egenskapene jeg ser etter er sammenlignbare. Neste ting jeg må finne ut av; disse slotless motorene oppgis å kunne drives med null støy ved lave hastigheter. Likevel er mange av dem oppgitt å ha høy RPM 7-10 000. Kan disse problemfritt kjøres ned mot hastighetene som er aktuelle for mitt prosjekt?

 

[superhkm]

3200rpm høres litt mye ut ?
Hva er dessuten grunnen til det høye dreiemomentet ? Med mindre man er DJ har man kanskje ikke behov for en voldsom aksellerasjon?

 

[gut_man]

3200rpm høres litt mye ut ?
Hva er dessuten grunnen til det høye dreiemomentet ? Med mindre man er DJ har man kanskje ikke behov for en voldsom aksellerasjon?

Vet ikke helt hvor 3200rpm kom inn i bildet? I første posten er det oppgitt hva som ble målt med orginal AC motor og konisk aksling 1400 rpm vs. overgang til 10mm rett aksling 800 rpm. Skal dobbeltsjekke, men jeg antar at det er ved tallerken-hastighet 33.33 rpm.

NB, ikke mine bilder. De er hentet fra Lencoheaven og denne tråden; https://www.lencoheaven.net/forum/index.php?topic=31895.0

 

[Pug309gti]

Origin live selger kit med dc-motor og motorstyring. Kanskje noe av dette kan benyttes?

Turntable Motor and Power Supply Replacement - Money Back Guarantee

Have a broken turntable motor? Order our replacement motor kit to get your turntable up and running again. Provides a drastic performance increase. 30 - Money back guarantee.

www.originlive.com

Johan-Kr

Har selv origin live platespiller som vel er fra 2007. aldri vært noe trøbbel med dc motoren. kan anbefalles origin live dc motor kitt, finnes i flere prisklasser og sending fra dem er uproblematisk

 

[superhkm]

Vet ikke helt hvor 3200rpm kom inn i bildet? I første posten er det oppgitt hva som ble målt med orginal AC motor og konisk aksling 1400 rpm vs. overgang til 10mm rett aksling 800 rpm. Skal dobbeltsjekke, men jeg antar at det er ved tallerken-hastighet 33.33 rpm.

Elnico motoren du linket til var på 3200rpm og 40w, noe duc916 også la merke til og derfor begynte å snakke om radiostyrte fly.

 

[gut_man]

Ah, takk for oppklaringen superhkm! Foreløpig tenkte jeg å beholde den koniske akslingen, men det er mulig å lage ny dersom det er nødvendig. Da tenker jeg at hastighet må kunne justeres mellom 1400 rpm og det som måtte være aktuelt for 45 rpm tallerken hastighet. Vedr. Origin Live motorene og kitene, er de helt sikkert solide saker Det meste fra den kanten er det! OL motorene er derimot neppe optimalisert for mellomhjulsdrift. Strikk/drivreim fungerer som en vibrasjonsabsorbent på remdrevne spillere, mens på en mellomhjulspiller, har man ingen slik absorbent. Det er grunnen for at jeg tenker at det kan være ekstra mye å hente på å finne en motor med ideelle egenskaper.

Takker oppriktig for alle innspill! De er relevante for temaet, og kan være til stor hjelp for andre. Keep'em coming! Jeg er imidlertid ikke på jakt etter en ferdig løsning. Da hadde jeg nok gått for den forholdsvis rimelige løsningen som italieneren har laget spesielt for Lenco baserte spillere, og som får veldig gode skussmål fra de som har testet den. Her er det mye å lære i prosessen, og det synes jeg er gøy! Det er også en ambisjon å dra dette litt lenger enn de typiske "strikk og binders" løsningene som man ofte finner på Lencoheaven. Når italieneren kan selge komplett kit med modifisering av motor og motor enhet for under 3k, skjønner man at han ikke har jaktet den beste motoren, men heller den best egnede rimelige motoren. Ærlig nok det, for all del, men dess mer jeg leser og lærer, jo mer forstår jeg at det heller ikke i DC motor verden finnes noen "free lunch". Potensialet i prinsippet og den basale Lenco konstruksjonen er det ingenting i veien med. Det er imo ikke tilfeldig at flinke folk som f.eks Jean Nantais tryller frem videreforedlede Lenco baserte spillere som konkurrerer med hva det skulle være. Mistenker imidlertid at dette med motorer er et lite utforsket tema for Lenco baserte spillere, og kunne derfor tenke meg å finne ut hvor langt man kan dra spilleren med en state of the art motor som er speccet for oppgaven.

 

[duc916]

1400 /800 rpm blir nok i underkant av hva en kan få til. Skal sjekke litt, det finnes spesielle motorer for saktegående modellbåter, det kan hende det finnes noe som går så sakte.
Hadde det ikke vært for at de vanlige stepper motorene går i step på 1,7 grader, så ville de vært perfekte. De kan en programmere til å gå med ganske nøyaktig hastighet. Og de har dreimoment i massevis.
Det finnes en servostyrt motor som brukes i cnc sammenheng, mulig den har linjær gange (?)

 

[Halair]

Hadde det ikke vært for at de vanlige stepper motorene går i step på 1,7 grader, så ville de vært perfekte. De kan en programmere til å gå med ganske nøyaktig hastighet. Og de har dreimoment i massevis.
Det finnes en servostyrt motor som brukes i cnc sammenheng, mulig den har linjær gange (?)

Steppermotorer finnes også med finere "step" enn 1,7grader men "cogging effect" som er nevnt før er absolutt en aktuell problemstilling for disse.
Dog kan dette reduseres med en god stepper driver / med microstep.
Steppere er begrenset mtp maks RPM, avhengig av flere faktorer men de færreste går særlig over 1500RPM.
Fordelen med steppere er at disse kan kontrolleres nøyaktig mtp RPM.

Servomotorer (for linære skyvere/CNC) har ikke "cogging torque" da disse gjerne er børsteløse og styrt via feedbacksensor (2-4000increments per rotasjon)
Maks RPM er typisk 3-5000 RPM.

Hvor egnet disse er til OP sin problemstilling har jeg dessverre ikkenoe kunnskap om

 

[superhkm]

Fordelen med steppere er at disse kan kontrolleres nøyaktig mtp RPM.

Hva ligger i dette ? Platespillerbransjens hellige gral er en motor som går med eksakt samme rpm hele tiden , uavhengig av belastning.
Men det er vil ikke det du mener kanskje ?

 

[Aurora]

Stepmotorer kan også kjøres i såkalt halvstep, men det gjelder bipolare motorer.. da er det stort sett 0,9 grader pr step... Hastigheten på stepmotorer er direkte proporsjonal med frekvensen som mates til driveren, og kan derved frekvensstyres styres av syntesizer, - eller en mikrokontroller..
Det er flere DIY løsninger på nettet hvor man har brukt motorer fra diverse floppy discs, disc drives etc...

 

[Halair]

Hva ligger i dette ? Platespillerbransjens hellige gral er en motor som går med eksakt samme rpm hele tiden , uavhengig av belastning.

Steppere har mange polpunkt (f.eks 200punkt over 360grader rotasjon) som gir "steps" á 1,8grader. (= 1/1 step)
Så har du driveren til stepperen som sender pulser der antall pulser = antall steps. Dette betyr at man svært nøyaktig kan styre "lengden" til bevegelsen og derfor er teknologien mye brukt innen linær bevegelse/roboter/CNC etc. Puls vs tid gir stålkontroll ergo kan man svært presist kontrollere RPM. RPM vil være konstant så lenge motstanden er innenfor hva systemet kan drive.

For å myke opp gangen til en stepper så kan driveren dele opp 1/1step ned til microsteps som Aurora er inne på, 1/2, 1/4, 1/16 etc.
Tilgjengelig dreiemoment reduseres mer og mer jo mer hvert fullstep (1/1) bli delt opp, men rotasjonen blir mykere.
Steppere er derimot ikke lydløse og selve driveren kan også lage noe lyd.

Servomotorergjør samme rolle, men fremfor magnetiske poler som definerer step så benytter disse feedback/encoder som "teller steps".
Motoren i seg selv er DC eller AC, men antall rotasjonel styres ifht encoder feedback. Dermed oppnår man svært presis "linær kontroll" uten "cogging".

Her er en video med servo -

Selv om servo/steppere er teknisk kapable til full bevegelseskontroll så mistenker jeg at de til denne applikasjonen kanskje støyer en del ifht tradisjonelle løsninger.
Både lydmessig men også mtp RF/EMI.

 

[superhkm]

@Halair
Slik du beskriver en stepmotor forstår jeg den som i utgangspunktet uegnet til platespillerdrift. Nøyaktig rpm betyr i musikksammenheng ikke like mange rotasjoner for hvert minutt, men eksakt samme hastighet innenfor ethvert målte tidsrom.
Men. 1/16 av et step på 1,8grader betyr 3272 microstep på en rotasjon. Med 1400 rpm snakker vi om tidsenheter på 0,0000131 sekunder pr step. Det må kvalifisere til jevn gange også i musikksammenheng. Hvis jeg forsto dette riktig.
Da gjenstår det bare å plassere motoren i en lydisolert blybunkers med to små slisser for remmen : )

 

[gut_man]

Arduino er en del av planen på elektronikk siden. Når det gjelder motor prinsipp, synes det som om slotless børsteløse DC motorer er den type konstruksjon som er best egnet for oppgaven så langt jeg klarer å lese meg til. Dette synes å være en god forklaring på hvorfor;

1. Zero cogging torque: In the conventional permanent magnet motor the magnets take a preferred angular position with respect to the stator teeth. If no power is applied to the motor and the shaft is rotated by hand the magnetic positioning effect can be felt. The amount of force required to move the rotor from this position is known as cogging torque. As motor designers have changed their designs to high energy magnets the cogging torques have become larger and thus increased the number of application problems, particularly where smooth operation is required at low speeds. By eliminating the stator teeth the slotless motors have no preferred rotor position and the shafts rotate smoothly at any speed. In addition, shaft position can be more finitely controlled.
2. Smooth torque: Motors have a variation of torque during the 360 degrees of angular motion known as torque ripple. This is normally the result of the combined motor and controller dynamics. Usually the best operation is obtained when the controller and back EMF wave forms are matched. A portion of the torque ripple is traceable to the reaction of the magnets with the stator teeth. In the slotless design this is eliminated. The resulting reduced torque ripple provides smooth torque during acceleration, deceleration, and running. This allows tape drive manufacturers to stone more data in the same tape as it can be positioned more accurately. Controlling tensions during start, tun, and stop cycles can be controlled to previously unattainable levels.
3. High speed performance: The stator coils in the slotless motors are not surrounded by laminated iron as in conventional toothed construction. As a result, motor winding inductance is significantly The lower electrical time constant allows improved performance at high speeds. This, combined with high flux densities associated with high energy magnets and resulting high torque to inertia ratios, has made slotless motors popular for high performance centrifuges, lens grinding, high speed spindles, and high-speed compressors.
4. Low noise levels: Motor noise generally originates from bearings, windage, mechanical and electrical imbalances, and noises due to rapid flux changes in the lamination steel. The slotless design enables a more uniform winding distribution and reduces the amount of lamination material by eliminating teeth. This dramatically reduces electrical (or transformer) noise and makes the motor particularly attractive in applications where noise has been a problem. In medical centrifuges and mixing applications we have been able to achieve noise levels under 57 db.

 

[gut_man]

Da kan det meldes om progresjon i prosjektet. Har brukt en del tid på å lære meg litt om motorer, fordeler og ulemper med forskjellige varianter. Ramlet over en bra tråd på DIY forum som var informativ https://www.diyaudio.com/community/threads/maxon-motors-for-tt-use.162448/

Så kontaktet jeg en kinesisk produsent og ba dem lage en klone av den ene av motorene som ble anbefalt i tråden. Det er et annet alternativ som ble anbefalt av en Maxon tekniker som jeg mailet litt med, denne motoren brukes i for eksempel Kronos. Maxon brukes også i Continuum Labs spillere. Det er mange variabler som spiller inn på resultatet, men jeg tror ut fra det jeg har lest meg til at denne motoren har gode egenskaper som vil funke bra i en mellomhjul-løsning. Har i utgangspunktet ikke sett så mye på fysiske begrensninger for implementering av motor siden jeg er så heldig å ha en kompis med CNC i garasjen. Det meste av deler kan tilpasses og lages i ny og forbedret utgave. Både motoroppheng, aksling, mellomhjul og mellomhjulsarm skal muligens forbedres. Med CNC har man i dag muligheter for å maskinere mye mer presist enn da Lenco spillerne ble produsert. Blir mindre og mindre orginaldeler igjen, men jeg er så nysgjerrig på hvor langt prinsippet kan dras at jeg ikke klarer å la være..