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...

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