Neuen Motor für mein VM

@AntoineH : Naja, da sind schon ein paar hundert in div Rennwagen unter gekommen. Die Motoren sind für Flugzeuge entwickelt und werden da (Klein)serienmäßig auch eingesetzt. In KFZ sind die aber wirklich eher selten, weil die Kühlung ein Problem ist (weil hauptsächlich auf Luftkühlung ausgelegt und maximale Leistung nur mit kombinierter Kühlung möglich).
Das Hauptproblem der Teile in einem KFZ sind aber die ständigen und starken Temperatuwechsel. Am Flugzeug hat man eine Startleistung, dann eine Reisegeschwindigkeit und die Leistung bleibt gleich. Beim KFZ hingegen erwärmt sich die Kiste bei jedem harten Beschleunigen. Dadurch ist die Lebenszeit beim KFZ Einsatz doch eher beschränkt. Nutze dort auch andere Motoren, da das Gewicht nicht so entscheidend ist.
 
PWM? Was für einen Controller verwendest du? Meiner Erfahrungen haben gezeigt, dass ich aus demselben Motor deutlich mehr Drehmoment raus bekomme mit sin/cos Encoder, anstatt sensorlos oder mit Hallsensoren. Auch machts n riesigen Unterschied ob Blockkommutiert oder Sinusregler.

Einen normalen Flug-/Heliregler. Angesteuert wird er über den Servo-Tester, wie er bei Modellen üblich ist. Erstmal ´natürlich eine billige, schnelle Lösung - aber das scheint erstmal zu funktionieren … ;)

Schwierig wird es dann aber eine funktionierende analoge Lösung mit diversen Sonderfunktionen zu entwickeln, die programmierbaren und frei parametriebaren Entwicklungs-Umgebung sind einfach besser! Alleine dafür fehlt mir die Kompetenz und auch Zeit!

Natürlich gibt es bessere Controller - wenn Du sie für die VM entwickeln willst!!
 
@labella-baron : Das heist aber, das man zur Verdoppelung der Motorleistung einfach nur die Polpaarzahl verdoppeln muss, da doppelte Polpaarzahl ja bei gleicher Spannung die Drehzahl halbiert. Und das ist ja nicht der Fall. Da muss somit ein Denkfehler vorliegen.
:rolleyes:
Und jetzt schalten wir mal kurz den Kopf ein:

Was verdoppelt sich, wenn man bei gleicher Leistung, die Drehzahl halbiert?

Gruß Jörg
 
@labella-baron : Das heist aber, das man zur Verdoppelung der Motorleistung einfach nur die Polpaarzahl verdoppeln muss
Ja, prinzipiell kann man es so auch formulieren - mit ein paar Randbedingungen.

Mir scheint du hast das Prinzip der Induktion, die Überwindung derselben und wie dann mechanische Energie entsteht noch nicht verstanden.

Aber du hast so viel ich weiß Maschinenbau studiert - und da wird das vielleicht nur am Rande gestreift.
 
@Ventoux : nene, entwickeln will ich da nix. Es ist schon hart genug, einen Inverter brauchbar zu parametrisieren. Wer schon mal z.B. einen Sevcon Gen4 Inverter auf einen unbekannten Motor abstimmen musste, weiß, was ich meine... Ohne Prüfstand geht da nicht viel.

@labella-baron : Die Aussage habe ich gemacht, weil das die Schlussfolgerung aus Christians Herleitung wäre. Denn in seiner Annahme verdoppelt er die Polpaarzahl, wodurch das Drehmoment verdoppelt wird, wenn man die Spannung zur Überwindung des Back-EMF auch verdoppelt. Aber hier bin ich auch langsam am Rande meiner Expertise, inwiefern das in der Realität limitiert ist. Beim drüber nachdenken sehe ich halt folgende Randbedingungen:
-Strom wird durch den Wicklungswiderstand und bei höheren Drehzahlen durch die Gegeninduktivität limitiert
-Je höher die angelegte Spannung bei sonst gleichem Motorsetup, je höher kann die Drehzahl gehen, bevor das Drehmoment aufgrund des sinkenden Stroms einbricht und damit die Leistung limitiert.
-Somit wäre die reale Limitierung, neben z.B. der maximalen Magnetfeldstärke die dann die Permanentmagnete entmagnetisiert, schlicht die Thermik.
Beispiel: Man nehme einen Beispielmotor mit 100W Ausgangsleistung bei 100RPM an 10V. Bei höherer Drehzahl, welche mit einer Feldschwächung erreicht werden kann, sinkt durch die Gegeninduktivität der Motorstrom und damit das Drehmoment, die Leistung bleibt (annähernd) gleich. Man könnte aber den Motor mit z.B. 100V betreiben, wodurch er bei 1000RPM dann auch 1000W (idealisiert) abgeben könnte. Die ohmschen Verluste bleiben gleich, die Frequenzabhängigen steigen. Hinzu kommen die Eisenverluste die in etwa mit n^1,6 ansteigen. Dann fehlen eigentlich nur die mechanischen Verluste, welche aber sehr klein sind.

Könntest du mich erhellen, woran es scheitert, den Motor einfach mit mehr Polpaaren zu bestücken und mehr Spannung drauf zu geben um die Leistung zu erhöhen?

@JKL : Genau darauf wollte ich hinaus : Nach dem Denkansatz kann man einfach immer weiter die Polpaarzahl und Spannung erhöhen und damit "unendlich" weit die Leistung des Motors. Das scheint in der Realität aber nicht zu funktionieren ;)

Gruß,
Patrick

Der vor Maschinenbau auch noch Elektrotechnik studiert hatte... Aber das ist auch ein Jahrzehnt her und ich hab seitdem eher wenig in dem Gebiet gemacht. Auch wenn ich in meiner Arbeit in der Entwicklung bei Confovis auch die Antriebe ausgelegt und die Steuerungen ausgesucht und parametrisiert habe (dafür hats dann doch noch gereicht). Immerhin haben wir da auf 0,2µm genau positioniert. Mit normalen handelsüblichen Schrittmotoren und Spindelantrieben. E-Motorenentwicklung ist aber n anderer Schnack.
 
Du hast meinen Beitrag nicht verstanden. ;)

Es geht darin um Verluste, von denen Du behauptest, sie müssten im betrachteten Beispiel quadratisch mit dem Durchmesser steigen. Ich habe gezeigt, dass das nicht so ist. Begründete Einwände?
ich habe dich tatsächlich missverstanden darin, worum es dir im Kern deiner Aussage geht: dass der Wirkungsgrad steigt, weil sich die rein ohmschen Verluste (I² R) pro Umfangseinheit bei gleicher Stromdichte nicht ändern, die bei gleicher Drehzahl und gleicher Stromdichte abgebbare Leistung mit steigenden Durchmesser aber quadratisch zunimmt.
 
@JKL : Genau darauf wollte ich hinaus : Nach dem Denkansatz kann man einfach immer weiter die Polpaarzahl und Spannung erhöhen und damit "unendlich" weit die Leistung des Motors. Das scheint in der Realität aber nicht zu funktionieren ;)
Das war aber nicht meine Frage, du denkst dabei zu kompliziert.

Zerleg es gedanklich erst mal in Einzelteile.

grob vereinfacht:

Wenn man nur die Polzahl verdoppelt und sonst nichts ändert (Annahmen: die Magneten sind auch nur noch halb so groß, die Wicklung passt), halbiert sich die Drehzahl.
Wenn sich die Drehzahl bei gleicher Leistung (Strom und Spannung) halbiert, verdoppelt sich der Drehmoment.

Und natürlich hast du Recht ... das geht nicht bis unendlich.

In meinem Beispiel ist Schluss, wenn der Gegenpol (die Magnete) so klein werden, das sie die Kraft der Spulen nicht mehr übertragen können.
Dann kann du den Strom erhöhen, bis die Spulen glühen, es wird kein höherer Drehmoment mehr übertragen.
Die Spannung kann du aber (theoretisch) so weit erhöhen, bis das Lager frisst.

Was dir für ein Fz aber auch nichts mehr bringt, weil du keinen Drehmoment mehr hast, den du übertragen kannst.

Bevor ich jetzt von @Christian (und das völlig zu Recht) Hauhe bekomme ... ich habe bei dem Beispiel bewusst die Abwärme draussen gelassen.
Nimmt man die Abwärme noch mit dazu, ist für einen sicheren Betrieb schon viel früher Schluß.
Der Lack verbrennt, lange bevor der Draht glüht.

Gruß Jörg
 
@Jack-Lee: Die Wachstumsgesetze elektrischer Maschinen sind keine persönliche These, sondern anerkanntes Wissen im Elektromaschinenbau.

Über den Drehschub sigma (siehe z.B. hier), d.h. der Tangentialkraftdichte im Luftspalt einer Radialflussmaschine, ist das ganze eigentlich gut zugänglich:

sigma = 2 * M / (pi * D² * L)

Unter der Annahme einer konstanten Tangentialkraftdichte wächst das Moment also quadratisch mit dem Durchmesser bzw. linear mit der axialen Länge der Maschine.

So ist auch mein Beispiel mit den Halbmotoren aufgebaut. Egal ob man die Anordnung als Vollkreis, Halbkreis oder linear abgewickelt betrachtet - die Tangentialkraftdichte ist bei unveränderter Bestromung konstant. Es gilt dann also auch die Proportionalität mit D².

Hätte ich in meinem Beispiel nicht zwei Halbmotoren aneinander gehängt, sondern die Maschine einfach proportional im Durchmesser vergrößert, dann würde der Drehschub sogar entsprechend mitskalieren und das Drehmoment mehr als quadratisch wachsen. Auch das ist keine persönliche These, sondern beispielsweise hier (Seite 4) und anderswo nachzulesen - und natürlich auch nachzurechnen.

Ich stimme Dir zu, dass sich das auch in der Praxis wiederfinden lassen muss. Die Datenlage ist halt - wie Du ja auch festgestellt hast - nicht besonders komfortabel (Dauerdrehmoment, Blechpaketlänge und Luftspaltdurchmesser benötigt).

Zur Polzahl: Ich habe in meinem Beispiel aus Anschaulichkeitsgründen die Anordnung verdoppelt und war dann halt "gezwungen", die Polzahl zu verdoppeln. Ursächlich für den Drehmomentgewinn ist jedoch der Durchmesser (siehe Drehschubformel). Hätte ich die Maschine proportional im Durchmesser vergrößert (also alle tangentialen und radialen Abmessungen vergrößert, d.h die Ringe wären doppelt so dick geworden), wäre die Polzahl unverändert geblieben und das Drehmoment dennoch mindestens quadratisch gewachsen.
 
ich habe den Motor 1:4 untersetzt via Kette und das HR (26“) direkt angetrieben (Methode à la @labella-baron: anstatt Zahnriemen eben Kette!). Als Kette benutze ich eine 1/2“-Kette von Conrad mit einen entsprechend kleinen 11Z/44Z.
Klingt Super, habe zwei Fragen dazu:

-hast du auch einen Freilauf in dieser Konstruktion eingebaut, wenn ja wo? am Motor oder am Hinterrad?

-Ist das alles so legal oder kommt man damit in grosse Probleme nach einem Unfall?
 
ich habe den Motor 1:4 untersetzt via Kette und das HR (26“) direkt angetrieben (Methode à la @labella-baron: anstatt Zahnriemen eben Kette!). Als Kette benutze ich eine 1/2“-Kette von Conrad mit einen entsprechend kleinen 11Z/44Z.
Wenn ich das richtig rechne ergibt das bei 60km/h nur eine Kettengeschwindigkeit von 2m/s - ideal !
Wie laut wird das?
Könntest du auch (bei niedrigerer Akku-Spannung) elektrisch bremsen - rekuperieren?
 
Da in der meisten Zeit der Motor nicht eingeschaltet werden muss, ist ein Freilauf schon nicht so unpraktisch.
Auf gerader Strecke ist doch der Motor kaum notwendig, läuft er dennoch mit (eben ohne Freilauf) gibt es Leistungsverluste und auch unnötige Geräusche. Und so ein Freilauf ist wirklich nicht die Welt...
Der beste Platz für den Freilauf wäre am Hinterrad, denn dann bewegt sich nicht mal mehr die Kette sobald der Motor abgeschaltet wurde...
 
Zuletzt bearbeitet:
Es gibt noch viele weitere einfach zu realisierende Möglichkeiten für einen elektrischen Antrieb, und das völlig ohne Getriebe und Ketten sowie Zahnriemen.
  • Antrieb mit Luftschraube
Sehr einfach zu lösen, superleicht und effizient. Nachteile sind die hohe Geräuschbildung, und wenn mal ein anderer Radfahrer zu nahe kommt wir er in kleine Scheiben zerteilt. Im Modellbau in vielen Leistungsklassen erhältlich aber leider nicht legal und gefährlich.

Bildschirmfoto 2022-06-19 um 19.35.39.png


  • Antrieb mit Impeller
Auch einfach zu lösen, etwas schwerer als eine Propellerlösung und niedrigerer Wirkungsgrad dafür weniger gefährlich, zudem gute Belüftung fürs VM und lässt sich leicht verstecken. Nachteile ist die hohe Geräuschbildung und auch nicht legal.
Bildschirmfoto 2022-06-19 um 19.37.31.png
 
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