Nine Continent FH 154 (Details für Interessierte)

Diskutiere Nine Continent FH 154 (Details für Interessierte) im E-Motoren Forum im Bereich Diskussionen; Angetrieben von der Neugier bezüglich der Varianten des Nine Continent FH 154 habe ich kürzlich einige Messungen durchgeführt. Dabei wurden die...
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Christian

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Angetrieben von der Neugier bezüglich der Varianten des Nine Continent FH 154 habe ich kürzlich einige Messungen durchgeführt. Dabei wurden die 20"-, 26"- und 28"-Ausführungen mal näher untersucht. Außerdem bin ich einem zerlegten Motor maximalinvasiv zu Leibe gerückt.

Bis auf die eigene 20"-Variante wurden mir die Prüflinge freundlicherweise von Frank Scheftlein (Forumsmitglied mechaniker) leihweise zur Verfügung gestellt.

Zunächst habe ich mir eine Aufnahmevorrichtung für die Räder gebaut, da ich kein Rad mit 28"-Gabel besitze. Mein Akkuschrauber musste als Reibrollenantrieb herhalten.

648.png

Der Tacho im Bild wurde auf einen Radumfang von 1667 mm eingestellt, d.h. er zeigte fortan die Drehzahl in U/min an (bei Vernachlässigung des Dezimalpunktes).

Gemessen wurde die induzierte Spannung an jeweils zwei Motorklemmen bei verschiedenen Drehzahlen.

Hier sind die Ergebnisse:


649.png



650.png



651.png


Anhand der Messwerte lassen sich ein paar interessante Schlüsse ziehen:

  1. Mit Blick auf die Drehzahl-Spannungs-Konstante scheint es nur zwei unterschiedliche Motoren zu geben: 20" (kv = 7,70 U/min pro Volt) und 26"/28" (kv = 6,95 U/min pro Volt)

  2. Das Verhältnis der Konstanten liegt bei ziemlich genau 9 zu 10. Offensichtlich spiegeln sich hier die bereits diskutierten Motorkennzahlen 6 x 10 und 7 x 9 wider

Spaßeshalber habe ich auch noch zwei Oszillogramme der Klemmenspannungen aufgenommen:

652.png

Man erkennt einen recht sinusförmigen Spannungsverlauf, was darauf hindeutet, dass die Motoren im Stern geschaltet sind.

Jetzt ging es noch darum, die Wicklung der Motoren näher zu untersuchen, da die Motorkennzahlen noch nicht vollständig entschlüsselt waren. Dazu diente ein havarierter NC FH 154.

653.png

Deutlich sind die Wicklungsenden (oben links) und der Sternpunkt (unten links) zu erkennen.

654.png

Die drei Hallsensoren (41F 752) sind zweimal in der Zahnmitte und einmal in der Nutmitte angebracht. Dabei weicht die Einbaulage des mittleren Sensors (Aufschrift unten) von der Einbaulage der beiden äußeren Sensoren (Aufschrift oben) ab.

655.png

Der Stator verfügt über 36 Zähne, der Rotor über 40 Magnete ( Bruchlochwicklung Zahnspulen). Analysiert man die Wicklung, so ist festzustellen, dass sich das Schema aus Spulen und Magneten nach jeweils 9 Zähnen bzw. 10 Magneten wiederholt ( Urwicklung):

656.png

Die Groß- und Kleinbuchstaben bei der Statorwicklung kennzeichnen den Wickelsinn (Großbuchstabe = in die Bildschirmebene hinein, Kleinbuchstabe = aus der Bildschirmebene heraus).

An den Verbindungen zwischen den Spulengruppen lässt sich sehr gut die Zahl der parallel geführten Drähte erkennen:

657.png

Das Auszählen der Windungen brachte dann endgültig Klarheit: Dieser Motor besitzt zehn Windungen pro Zahn mit sechs parallel geführten Drähten, ist also ein Modell 6 x 10 (26"/28").

Im Gegensatz dazu muss die 20"-Ausführung dann also neun Windungen pro Zahn mit sieben parallel geführten Drähten aufweisen (Modell 7 x 9). Und tatsächlich: Zumindest die sieben parallelen Drähte konnte ich bei der Öffnung meines eigenen Motors auszählen.

Damit dürfte das "Geheimnis" um die Modellbezeichnungen also gelüftet sein.

Was bleibt noch festzuhalten? Die beiden Modellvarianten unterscheiden sich nur in der Wicklung. Blechschnitt und Magnetanordnung sind identisch. Der Motor ist recht ordentlich aufgebaut und die Wicklung sinnvoll gewählt (guter Wicklungsfaktor). Lediglich die dünnen Anschlusskabel scheinen mir in Anbetracht des Querschnittes der parallel geführten Einzeldrähte nicht wirklich abgestimmt.

Gruß,

Christian
 
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labella-baron

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AW: Nine Continent FH 154 (Details für Interessierte)

Hallo Christian, schön, dass du wieder aktiv bist!
Der Tacho im Bild wurde auf einen Radumfang von 1667 mm eingestellt, d.h. er zeigte fortan die Drehzahl in U/min an (bei Vernachlässigung des Dezimalpunktes).
So ein Ding, bin heute praktisch zeitgleich auf die selbe Zahl gekommen. Und da sage mir einer, es gäbe keine morphogenetischen Felder! ;)
 
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funbiker

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AW: Nine Continent FH 154 (Details für Interessierte)

Das bestätigt aber meine schon früher geäußerte Vermutung, dass der Controller auch versucht, die oben dargestellten verketteten Sinusspannungen nachzubilden.!!
D.H. P = U (effektiv) * I * Wurzel aus 3 * cosinus (des Winkels zwischen Strom u Spannung) * Wirkungsgrad des Motors
Schöner, anschaulicher Versuch!

Das heist aber weiter, dass zB eine Erhöhung der Spannung von 24V auf 36 V (also ein Zuwachs um 50%) gleichzeitig eine Erhöhung des Stroms um 50% bedeutet(solange der Controller das nicht verhindert) und somit die Leistung auf das 1,5 * 1,5 = 2,25-fache steigt.!!
Es kommt wirklich auf jedes Volt an
 
Broadcasttechniker

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AW: Nine Continent FH 154 (Details für Interessierte)

Das heist aber weiter, dass zB eine Erhöhung der Spannung von 24V auf 36 V (also ein Zuwachs um 50%) gleichzeitig eine Erhöhung des Stroms um 50% bedeutet(solange der Controller das nicht verhindert) und somit die Leistung auf das 1,5 * 1,5 = 2,25-fache steigt.....
Nein.
Der Motorstrom ist idealerweise und auch näherungsweise spannungsunabhängig.
Der Strom ist, von der Beschleunigungsphase abgesehen, nur fahrwiderstandsabhängig.
In der Ebene also hauptsächlich vom Windwiderstand.
Der der Quadratisch mit der Geschwindigkeit steigt,
die Drehzahl wiederum mit der Spannung ansteigt,
steigt die Leistungsaufnahme in der Ebene bei Top-Spped sogar mit der dritten Potenz der Spannung.
Darum ist Schnellfahren auch so unökonomisch.
 
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labella-baron

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AW: Spannungsverlauf bei Crystalyte 209

Spaßeshalber habe ich auch noch zwei Oszillogramme der Klemmenspannungen aufgenommen:


Man erkennt einen recht sinusförmigen Spannungsverlauf, was darauf hindeutet, dass die Motoren im Stern geschaltet sind.
So einen schönen Sinus hast du gemessen! Ist das bei mir am Crystalyte 209 dann eine Dreiecksschaltung?
Leerlaufspannung 216Upm.jpg Schaut zumindest grausam aus! Mit Umax = 1,4142 x Ueff ist da wohl nix mehr.
(Leider habe keinen Anschuss zum PC deshalb vom Messgeräte-Display abgemalt.)
 
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Christian

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AW: Spannungsverlauf bei Crystalyte 209

Ist das bei mir am Crystalyte 209 dann eine Dreiecksschaltung?
Meine Bemerkung bezog sich auf die typische Sättigungsoberwelle (3. Harmonische). Die lässt sich leicht an einem "abgeplatteten" Sinus erkennen, allerdings nur bei Dreieckschaltung. Bei Sternschaltung fällt sie aufgrund der Phasenverschiebung raus.

Bei Deinem Crystalyte ist offensichtlich noch mehr los. Kannst Du eine FFT davon machen?

Gruß,

Christian
 
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labella-baron

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Bei Deinem Crystalyte ist offensichtlich noch mehr los. Kannst Du eine FFT davon machen?
Eine Fast-Fourier-Transformation? Da erwischt du mich auf dem falschen Fuß. Bin froh, dass mein Multimeter überhaupt ein Spannungsdiagramm darstellen kann.

Was könntest du aus der Darstellung der Frequenzen herauslesen?

Im übrigen haben alle drei Leerlaufspannungen identische Kurvenverläufe (soweit sich das bei der Auflösung beurteilen läßt).
 
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Christian

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AW: Spannungsverlauf bei Crystalyte 209

Was könntest du aus der Darstellung der Frequenzen herauslesen?
Deine Grafik sieht so aus, als ob geradzahlige Harmonische vorhanden wären. Das erscheint mir - wenn's stimmt - nicht plausibel und wäre ein Ansatzpunkt, die Messung zu hinterfragen.

Gruß,

Christian
 
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labella-baron

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Deine Grafik sieht so aus, als ob geradzahlige Harmonische vorhanden wären. Das erscheint mir - wenn's stimmt - nicht plausibel und wäre ein Ansatzpunkt, die Messung zu hinterfragen.
Für mich sieht es aus als wäre da die dreifache Frequenz mit einer nicht gerade kleinen Amplitude überlagert.
Das Multimeter habe ich direkt an zwei der Powerpol-Stecker des Motors angeklemmt und es ist nichts weiteres gesteckt. Die Motor-Steuerleitungen sind offen.
Es ist schon alles mystisch: Hast du meinen Thread https://www.pedelecforum.de/forum/showthread.php?t=1033 gelesen?
Crystalyte Europe meinte nur die Kabel müssen rechts herauskommen. Sollte er dabei rückwärts drehen, soll ich ihn halt andersherum einbauen!
Auch sagen sie der 409er in http://video.aol.com/video-detail/crystalyte-409-brushed-hub-motor-72v/4046062307&feature=player_embedded sei tatsächlich ein Bürstenmotor. :confused:
 
Broadcasttechniker

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AW: Spannungsverlauf bei Crystalyte 209

Geradzahlige Harmonische bekommt meines Wissens nach durch DC-Verschiebung zusammen mit Sättigungseffekten.
Die DC Verschiebung könnte von der Remanenz herrühren, obwohl die eigentlich durch das Wechselfeld, durch den Rotor hervorgerufen, gelöscht werden müsste.
Ein DC Strom kommt ja wohl auch nicht in Frage, außer bei Einweggleichrichtung.
 
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labella-baron

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Geradzahlige Harmonische bekommt meines Wissens nach durch DC-Verschiebung zusammen mit Sättigungseffekten.
Die DC Verschiebung könnte von der Remanenz herrühren, obwohl die eigentlich durch das Wechselfeld, durch den Rotor hervorgerufen, gelöscht werden müsste.
Ein DC Strom kommt ja wohl auch nicht in Frage, außer bei Einweggleichrichtung.
Ich verstehe sowieso nicht, wieso ihr hier die (magnetische) Sättung diskutiert. Das Diagramm ist die Leerlaufspannung einer Motorphase wenn dieser als Generator läuft. Da fließt kein Strom durch welches Eisen in die Sättigung kommt. Es sei denn es ist es schon auf Grund der Dauermagnete. Wäre dann der Motor falsch berechnet/dimensioniert?
Ich blick's nicht. :confused:
 
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Christian

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AW: Spannungsverlauf bei Crystalyte 209

[...] Sättigung [...] Es sei denn es ist es schon auf Grund der Dauermagnete.
Ja, das gilt auf alle Fälle für das Stator- und Rotorjoch. Und genau dort hätte eine dritte Harmonische ihren Ursprung.

Ein Zahlenbeispiel macht das deutlich: Die Ersatzdurchflutung eines Permanentmagneten berechnet sich aus Koerzitivfeldstärke x Magnethöhe. Bei z.B. 900 kA/m und 5 mm wären das also 4500 A (!) Dagegen sind die Spulendurchflutungen mit z.B. 10 Windungen x 10 A = 100 A vergleichsweise bescheiden.

Wäre dann der Motor falsch berechnet/dimensioniert?
Nein, nicht unbedingt.

Gruß,

Christian
 
sentry3

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Angetrieben von der Neugier bezüglich der Varianten des Nine Continent FH 154 habe ich kürzlich einige Messungen durchgeführt. Dabei wurden die 20"-, 26"- und 28"-Ausführungen mal näher untersucht.
...
Das Auszählen der Windungen brachte dann endgültig Klarheit: Dieser Motor besitzt zehn Windungen pro Zahn mit sechs parallel geführten Drähten, ist also ein Modell 6 x 10 (26"/28").
Im Gegensatz dazu muss die 20"-Ausführung dann also neun Windungen pro Zahn mit sieben parallel geführten Drähten aufweisen (Modell 7 x 9).
Lediglich die dünnen Anschlusskabel scheinen mir in Anbetracht des Querschnittes der parallel geführten Einzeldrähte nicht wirklich abgestimmt.

Gruß,

Christian
Vielen Dank für die detaillierten Erklärungen, die meine Vermutungen bzgl. der NC-Motorcodierungen bestätigten.
Ich möchte noch dazu beitragen, dass in allen meiner NC-Testmuster-Rädern mit 154er Motoren 7/9 er Wicklungen in 20" UND 26" zu finden sind, der 6/10er nur in 28" Rädern Verwendung findet.
Weiterhin habe ich ein sehr schnell drehendes 205er Muster mit 8/8er Windung in 26" auf Lager sowie den Hinweis, dass die 205er Motoren bei gleichen Windungscodierungen langsamer laufen als die 154er (30,5 zu 36 km/h beim 7/9er in 26" bei 36V Systemspannung).
Es bleibt der Hinweis, dass der Nine Continent-Importeur sich ähnlich wie bei Crystalyte für seine Anwendungen oder Kunden sehr genau den auf Akkuspannung, Leistung und Raddurchmesser abgestimmten Motor bestellen kann - sofern er das überhaupt weiss!

Ich kann nur hoffen dass dieser Thread von diesen Leuten auch gelesen wird, sodass Halbwahrheiten in Angebotstexten mal ausgemerzt werden können (im Forum ständig aktive Händler sind ausgenommen...).

Das Anschlusskabel sollte gerade bei NC-Motoren so kurz wie möglich gehalten werden (den Controller so dicht wie möglich am Motor befestigen) - dann sind die Verluste zu verschmerzen.
Die inzwischen bei NC verwendete Teflonisolierung hält zumindest etwas Wärmeentwicklung der (möglichst kurzen) Phasenlitzen aus.
 
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willirad

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Hallo Christian,
also Deine Arbeit hier zu dem Motor ist ein guter Beitrag. In meinem Motor sind mir auch mehrere Drähte von den Hallsensoren abgebrochen. Hast Du auch ein Bild von der anderen Seite der Wicklung wo man die Anschlussbelegung sieht ?
Auf meinen Hallsensoren steht so was wie 41F darunter 840 drauf. Im Forum werden die Honeywell SS41 als Ersatz genannt. Kannst Du die auch empfehlen ?
Gruß Wilfried
 
willirad

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Danke für den Link. Ein Bild oder Anschlussbelegung wäre auch gut, da ja 3 Drähte angeschlossen werden müssen.
 
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