Sonntag, 8. Mai 2016

RC Brushless Motoren (BL, BLDC): Kennzahlen (kv, km, ke) & Physik...

Da es immer wieder zu heftigen Diskussionen kommt und auch viel mit Alchemie erklärt wird, hier der Versuch die Physik von Brushless Motoren zu erklären.
Dabei weird dann auch klar, dass Umdrehungen pro Minute pro Volt (KV), direkt mit dem Drehmoment pro Ampere zusammenhängen. D.h.sobald man sich für einen kv-Wert entschieden hat, liegt das Drehmoment pro Ampere fest. Um ein benötigtes Drehmoment hinzugekommen, hilft dann nur noch mehr Strom (bessere Akkus, besserer ESC).

Inspiriert ist dieses Posting durch diese Quelle.

1. in der Physik wird eine Konstante namens Generatorkonstante verwendet. Diese ist gleich km.
2. die Generatorkonstante ke ist
ke = N * B * l * r
Mit N Anzahl der Wicklungen, B Magnetfeld, l Länge der Wicklungen, r Abstand Welle zur Wicklung
3. kv = 1/ke *9.5
Zum Faktor: 60/2π=9.5...
Warum? 60 für die Umrechnung von pro Sekunde in pro Minute. 2π weil Physiker im Bogenmaß rechnen und eine Umdrehung 2π und nicht 1 Umdrehung ist.
4. Einheiten:
ke = [Nm/A] = [Vs]
[Umdrehung/(Vs)]=[2π/(V* 60s/60)]=[2π/(V*min/60)]

1 Nm/A= 1 Vs | mal A und geteilt durch s
1 Nm/s = 1 V*A | U*I=P
1 Nm/s = 1 W | Arbeit = Kraft * Weg, Arbeit pro Zeit = Leistung P
1 W = 1 W

Welche Eigenschaften/Parameter des Motors gehen in diese Konstante(n) ein?

ke = N * B * l * r
sagt:
In den Wert ke (also auch kv) geht folgendes ein:
Anzahl der Turns (Wicklungen, N)
aber auch
Das Magnetfeld des Rotors
Länge der Turns (l)
und Motorgeometrie (r = Hebel - Abstand von Achse zu Spule). Damit ist auch der Luftspalt mit drin.

==> Die Turns sind ein gutes Kriterium, ke (oder kv) ist besser, weil hier noch weitere Motoreigenschaften eingehen und daher wird der Motor damit besser beschrieben.
Aber zusätzlich muss die Leistung eines Motors beachtet werden, da nur mit dieser klar wird, wieviel Umdrehungen er mit welchem Drehmoment kann. Dabei müssen wir uns erstmal auf die Hersteller verlassen, dass ein Motor bei der angegebenen Leistung nicht direkt überhitzt...

Gerade im Bezug auf Hitzeproblem zeigt folgende Quelle
Das die Hersteller z.T. die Abwärme nicht ordentlich nach außen leiten...

Samstag, 4. April 2015

Brushless Motor (Inrunner, sensoless) selber wickeln

Nachdem mir ein defekter Turnigy 2100KV in die Hände gefallen war, war zuerst einmal demontieren angesagt, um zu sehen was das Problem ist.
Der Vorbesitzer erinnerte sich noch, dass der Motor sehr heiß geworden war.
Der Rotor war noch magnetisch --> also hier alles ok.

Beim Betreiben an einem passenden Regler stotterte der Motor und die Zuleitungen wurden sehr heiß, daher tippte ich auf eine geschmolzene Lackierung in der Wicklung damit verbundene Kurzschlüsse.

Also: Alte Drähte raus - Neue Wicklung rein...

Erster Problem: Der Stator ist mit dem Gehäuse verklebt. Hier waren einige sanfte Schläge mit dem Hammer angesagt. Nachdem die alten Drähte raus waren, sah der Stator so aus:


Leider war es mir beim Entfernen der Drähte nicht möglich, den Plan zu erkennen, nachdem diese gewickelt worden waren.
Einzige Information des Hersteller: Turns: 2.0D

Doch nach einiger Suche im Internet fand ich einen Wicklungsplan für einen 4 Pol-Inrunner:
http://educypedia.karadimov.info/library/4-pole_bldc_motor.swf

D.h. es müssen 6 Wicklungen durchgeführt werden. 2 Davon mit einem Draht gegenüber liegend. Wichtig: Die Wicklung gegenüber muss entgegengesetzt sein, da der 4 Pol-Rotor immer gleiche Polung auf der gegenüberliegenden Seite hat. (Im nächsten Bild habe ich das mit rot/schwarz/silber jeweils gegenüberliegend markiert).

Die Anschlüsse der Spulen 1,3 und 5 nach draußen führen.
Die Anschlüsse der Spulen 2,4 und 6 zusammen führen und verlöten.


Die blaue Lüsterklemme führt 2,4 und 6 zusammen.
Die schwarze Lüsterklemme hat die Anschlüsse für 1,3 und 5.
Ich habe jeweils 2 Drähte mit 1mm Durchmesser für eine Wicklung verwendet. Deshalb sind hier doppelt so viele Drähte zu sehen, wie beschrieben.

Der wirklich spannende Moment kam dann beim Anschließen an den Reger.
Hier stelle sich heraus, dass die Drähte in der blauen Lüsterklemme verlötet werden müssen, da hier nach einigen Drehungen die Funken flogen.

Aber ansonsten: Der Motor schnurrt wie ein Kätzchen.
Allerdings wird er im Leerlauf schnell heiß, aber das ist von Brushless-Motoren ja bekannt...

Montag, 10. Juni 2013

Notebook-Akkus wiederverwenden

Nachdem ich einen alten Notebook-Akku zerlegt und als Akku für mein RC-Auto verwende, habe ich für die Zellen von einen anderen Akku eine Spezifikation gefunden: PDF
Hier ein Foto von einer Zelle aus dem zweiten Notebook-Akku:

In der Spezifikation ist als obere Grenze für den Ladestrom 1C und der maximale Entladestrom ist mit 2C angegeben. Dabei ist mit C folgendes gemeint:

Die Ladungsmenge wird in mAh angegeben (Das entspricht mit Umrechnungsfaktoren der Einheit Coulomb C).
Ladeströme müssten damit eingentlich in Ladungsmenge pro Stunde (Einheit C/h) angegeben werden. Damit wäre für einen Akku mit Ladungsmenge 2600mAh der maximale Entladestrom
2*2600mAh/h=5200mA
oder eher
2600mAh =  2600m * 3600C = 9.360.000mC = 9360C
9360C/h = 9360C / 3600s = 2.6 C/s = 2.6A