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In meinem Velomobil werkelt ein Tongxin Frontmotor mit 175 bzw. 195rpm bei 36V und 10A. An sich bin ich damit zufrieden, aber Alternative Lösungen haben eben auch ihren Charme. So wollte ich wissen, ob man sich das Reibrollengetriebe vom Tongxin nicht sparen könnte.
Ähnliche Experimente verfolgen auch andere. Allerdings waren fast immer Pedelecmotoren die Ausgangsbasis. Labella-Baron hatte einmal Tests mit einem kleineren Modellbaumotor unternommen, ist davon allerdings abgekommen, weil die Kettengeräusche durch die hohe Motordrehzahl zu laut wurden. Denn Modellbaumotoren sind meist nur mit Drehzahlkonstanten von deutlich über 100KV (U/minV) erhältlich.
Das mache ich nun anders gemacht, und einen Außenläufer aus dem Modellbaubereich ausgewählt, den ich anders bewickelt habe. Um gute Voraussetzungen zu schaffen, der Motor einen möglichst großen Durchmesser und viele Polpaare besitzen. Da ich keinen Geldscheisser habe, und eine Firma mit Erfahrung in dem Gebiet kein Interesse daran hatte, wählte ich einen Chinamotor mit der Bezeichnung C80100-130KV. 80 beschreibt den Außendurchmesser, 100 die Länge. Einen kürzeren Motor mit 85mm gibt es übrigens auch noch.
Der Motor ist original bewickelt mit 0,18mm Draht. Von diesem werden 90 Stück parallel genommen und jede Nut 8 mal bewickelt. Der Motor hat original also 8 Windungen. Das steht so im Netz (Endless Sphere)und scheint zu stimmen. Was nicht dabei stand, dass der Motor in Dreieck verschaltet ist. Also nur durch ändern der Verschaltung von Dreieck auf Stern kommt man schon auf 130KV/1,73=79KV.
In meinem Velomobil kann ich für den Motor maximal ein 36z Kettenblatt montieren. Das kleinste Ritzel für die Kettendimension 1/2" ist ein 8z Ritzel von Mädler. So benötigt der Motor eine Leerlaufdrehzahl von 100U/min * 8z/36z= 450 U/min.
Für 12V bedeutet das 450U/min/12V = 37,5KV
Für 36V bedeutet das 450U/min/36V = 12,5KV
Das Tool "DriveCalc" besitzt ein Werkzeug, das sich Stator/Wire Calculator nennt. Das errechnet, wieviel Windungen eines bestimmten Cu-Lackdrahts theoretisch auf den Stator (genau: in die Nuten) passen.
Als ersten Versuch habe ich die im Screenshot gezeigte Variante gewählt. Doch hier zeigte sich der Unterschied zur Praxis. Ich bin nicht der Wickel-Guru. Deswegen schaffe ich es nicht, die Nuten des Motors zu 100% mit Cu-Lackdraht vollzustopfen. Obwohl ich mich enorm abgemüht habe, kam ich mit dem 1,12mm Draht schon bei 24 Windungen an meine Grenzen. Das bedeutet, dass ich nur 24/41=58% des errechneten Wertes erreiche.
Also nahm ich diese Niederlage und besorgte mir 1,0mm Draht, mit der Absicht, 28 Windungen zu wickeln. Der Stator Calculator gibt 51 Windungen vor, 58% davon sind 29,8 Windungen.
Das Problem lag übrigens vor allem bei den oberen Lagen. Wo ich die erste Lage noch laut Rechnung geschafft habe, wollte der verflixte Draht bei der zweiten und dritten Lage nicht mehr so, wie ich wollte.
Wie zu wickeln ist, kann man übrigens bei www.powerditto.de nachlesen.
Nach drei Tagen, zwei Blasen und unzähligen Schimpfwörtern also das vorläufige Ergebnis: 28 Windungen 1,0mm Draht am C80100:
Bei den ersten Testläufen an den Modellbaucontrollern lief der Drecksack aber nicht. Ihr könnt euch vorstellen, was mir durch den Kopf ging. Aber eine Nacht darüber schlafen, logisch denken und ein Test mit dem Pedelec-Controller zeigte, dass der Motor doch funktioniert.
Möglichweise führt die nun höhere Induktivität zu Problemen der BEMF-Auswertung. Wahrscheinlich sind die Filter(-algorithmen) der Modellbaucontroller nicht dafür ausgelegt.
Bei 36V macht der Motor 800U/min. Die Praxis bestätigt also die Theorie (130KV/1,73/28*8*36V=770U/min).
Was mir noch aufgefallen ist:
- Da stimmt was nicht bei dem Cu- Drahtdurchmesser.
Nenn 1,0mm gemessen 1,04mm;
Nenn 1,12mm gemessen 1,2mm;
Nenn 1,32mm gemessen 1,36mm;
Also sollte man vor dem Wickeln erst mal messen, was man da eigentlich gekauft hat. Desweiteren steht die Frage aus, was eigentlich mit dem Lack ist. Aufgrund der konstanten Lackstärke sinkt der reine Kupferanteil des Cu-Lackdrahts mit abnehmender Drahtstärke. Und welchen Leiterquerschnitt hat jetzt mein 1,04mm Lackdraht? Die Praxis wird's zeigen..
- Modellbaucontroller mögen schnelldrehende Motoren mit geringer Induktivität (siehe oben). Aber Pedelecmotoren mögen keine schnelldrehende Motoren. Der Pedelec-Controller hat schon Probleme bei dem 130KV Motor an 36V. Die Leerlaufstromaufnahme steigt enorm an. Ähnliche Beobachtungen wurden auch schon von anderen gemacht
- Motor bewickeln ist Sklavenarbeit. Solche Aktionen helfen, um den Wert mancher Dinge wieder schätzen zu lernen. Auch wenn die Wicklerin in China vielleicht nur 50Cent/h bekommt.
- Was mache ich nun mit einem Motor, der 800U/min bei 36V macht? Mit gegebener Übersetzung wären das 178U/min im Leerlauf an der Kurbel. So schnell trete ich dann doch nicht. Für 24V wäre der Motor gut geeignet.
Stelle ich nun 24V mit 28Wdg 1,0mm mit 36V mit 42Wdg 0,8mm? bei der selben Leistung gegenüber - was ist effizienter? Ich vermute, die 36V Variante, weil die Stromverluste quadratisch steigen. Aber wie oben schon angemerkt- der Kupfergehalt sinkt bei kleinerem Drahtdurchmesser auch überproportional.
Allein weil es schon so viel Arbeit war, werde ich den Motor jetzt nicht gleich anders bewickeln. Ich habe einen Temperatursensor (PT-1000) zwischen die Wicklungen geklebt und werde sehen, wie Leistungsfähig der Motor bei 36V in der Strombegrenzung/Teillastbereich ist. Zudem weiß ich dann, wie laut die Geschichte wird.
Ein Video vom Probelauf beider Motoren lade ich gerade hoch. Dauert. Begrenzter Upstream.
Nun dürft ihr :dafuer:
Ähnliche Experimente verfolgen auch andere. Allerdings waren fast immer Pedelecmotoren die Ausgangsbasis. Labella-Baron hatte einmal Tests mit einem kleineren Modellbaumotor unternommen, ist davon allerdings abgekommen, weil die Kettengeräusche durch die hohe Motordrehzahl zu laut wurden. Denn Modellbaumotoren sind meist nur mit Drehzahlkonstanten von deutlich über 100KV (U/minV) erhältlich.
Das mache ich nun anders gemacht, und einen Außenläufer aus dem Modellbaubereich ausgewählt, den ich anders bewickelt habe. Um gute Voraussetzungen zu schaffen, der Motor einen möglichst großen Durchmesser und viele Polpaare besitzen. Da ich keinen Geldscheisser habe, und eine Firma mit Erfahrung in dem Gebiet kein Interesse daran hatte, wählte ich einen Chinamotor mit der Bezeichnung C80100-130KV. 80 beschreibt den Außendurchmesser, 100 die Länge. Einen kürzeren Motor mit 85mm gibt es übrigens auch noch.
Der Motor ist original bewickelt mit 0,18mm Draht. Von diesem werden 90 Stück parallel genommen und jede Nut 8 mal bewickelt. Der Motor hat original also 8 Windungen. Das steht so im Netz (Endless Sphere)und scheint zu stimmen. Was nicht dabei stand, dass der Motor in Dreieck verschaltet ist. Also nur durch ändern der Verschaltung von Dreieck auf Stern kommt man schon auf 130KV/1,73=79KV.
In meinem Velomobil kann ich für den Motor maximal ein 36z Kettenblatt montieren. Das kleinste Ritzel für die Kettendimension 1/2" ist ein 8z Ritzel von Mädler. So benötigt der Motor eine Leerlaufdrehzahl von 100U/min * 8z/36z= 450 U/min.
Für 12V bedeutet das 450U/min/12V = 37,5KV
Für 36V bedeutet das 450U/min/36V = 12,5KV
Das Tool "DriveCalc" besitzt ein Werkzeug, das sich Stator/Wire Calculator nennt. Das errechnet, wieviel Windungen eines bestimmten Cu-Lackdrahts theoretisch auf den Stator (genau: in die Nuten) passen.
Als ersten Versuch habe ich die im Screenshot gezeigte Variante gewählt. Doch hier zeigte sich der Unterschied zur Praxis. Ich bin nicht der Wickel-Guru. Deswegen schaffe ich es nicht, die Nuten des Motors zu 100% mit Cu-Lackdraht vollzustopfen. Obwohl ich mich enorm abgemüht habe, kam ich mit dem 1,12mm Draht schon bei 24 Windungen an meine Grenzen. Das bedeutet, dass ich nur 24/41=58% des errechneten Wertes erreiche.
Also nahm ich diese Niederlage und besorgte mir 1,0mm Draht, mit der Absicht, 28 Windungen zu wickeln. Der Stator Calculator gibt 51 Windungen vor, 58% davon sind 29,8 Windungen.
Das Problem lag übrigens vor allem bei den oberen Lagen. Wo ich die erste Lage noch laut Rechnung geschafft habe, wollte der verflixte Draht bei der zweiten und dritten Lage nicht mehr so, wie ich wollte.
Wie zu wickeln ist, kann man übrigens bei www.powerditto.de nachlesen.
Nach drei Tagen, zwei Blasen und unzähligen Schimpfwörtern also das vorläufige Ergebnis: 28 Windungen 1,0mm Draht am C80100:
Bei den ersten Testläufen an den Modellbaucontrollern lief der Drecksack aber nicht. Ihr könnt euch vorstellen, was mir durch den Kopf ging. Aber eine Nacht darüber schlafen, logisch denken und ein Test mit dem Pedelec-Controller zeigte, dass der Motor doch funktioniert.
Möglichweise führt die nun höhere Induktivität zu Problemen der BEMF-Auswertung. Wahrscheinlich sind die Filter(-algorithmen) der Modellbaucontroller nicht dafür ausgelegt.
Bei 36V macht der Motor 800U/min. Die Praxis bestätigt also die Theorie (130KV/1,73/28*8*36V=770U/min).
Was mir noch aufgefallen ist:
- Da stimmt was nicht bei dem Cu- Drahtdurchmesser.
Nenn 1,0mm gemessen 1,04mm;
Nenn 1,12mm gemessen 1,2mm;
Nenn 1,32mm gemessen 1,36mm;
Also sollte man vor dem Wickeln erst mal messen, was man da eigentlich gekauft hat. Desweiteren steht die Frage aus, was eigentlich mit dem Lack ist. Aufgrund der konstanten Lackstärke sinkt der reine Kupferanteil des Cu-Lackdrahts mit abnehmender Drahtstärke. Und welchen Leiterquerschnitt hat jetzt mein 1,04mm Lackdraht? Die Praxis wird's zeigen..
- Modellbaucontroller mögen schnelldrehende Motoren mit geringer Induktivität (siehe oben). Aber Pedelecmotoren mögen keine schnelldrehende Motoren. Der Pedelec-Controller hat schon Probleme bei dem 130KV Motor an 36V. Die Leerlaufstromaufnahme steigt enorm an. Ähnliche Beobachtungen wurden auch schon von anderen gemacht
- Motor bewickeln ist Sklavenarbeit. Solche Aktionen helfen, um den Wert mancher Dinge wieder schätzen zu lernen. Auch wenn die Wicklerin in China vielleicht nur 50Cent/h bekommt.
- Was mache ich nun mit einem Motor, der 800U/min bei 36V macht? Mit gegebener Übersetzung wären das 178U/min im Leerlauf an der Kurbel. So schnell trete ich dann doch nicht. Für 24V wäre der Motor gut geeignet.
Stelle ich nun 24V mit 28Wdg 1,0mm mit 36V mit 42Wdg 0,8mm? bei der selben Leistung gegenüber - was ist effizienter? Ich vermute, die 36V Variante, weil die Stromverluste quadratisch steigen. Aber wie oben schon angemerkt- der Kupfergehalt sinkt bei kleinerem Drahtdurchmesser auch überproportional.
Allein weil es schon so viel Arbeit war, werde ich den Motor jetzt nicht gleich anders bewickeln. Ich habe einen Temperatursensor (PT-1000) zwischen die Wicklungen geklebt und werde sehen, wie Leistungsfähig der Motor bei 36V in der Strombegrenzung/Teillastbereich ist. Zudem weiß ich dann, wie laut die Geschichte wird.
Ein Video vom Probelauf beider Motoren lade ich gerade hoch. Dauert. Begrenzter Upstream.
Nun dürft ihr :dafuer:
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