Baubericht Über einen Versuch den Wirkungsgrad zu steigern

[grossiman]

Hallo.
Falls interesse besteht möchte ich einen kleinen Bericht schreiben über den Versuch einem kleinen Bruschless-Aussenläufer seinen Wirkungsgrad zu steigern.
Es handelt sich dabe um einen 19g Motor für einen Indoor-Flieger, einen Torcster Gold A2204/14-1700.
Leider haben diese kleinen Motoren im Gegensatz zu den größeren Geschwistern einen bescheidenen Wirkungsgrad (Eta), im Low Budget Bereich liegt das max Eta meistens unter 70%. Unter Last wird mir ganz grauselig, was ein Wunder das die Motoren nach 3-4 Minuten Hallenfliegen kurz vor dem kochen sind.
Normal ist eigentlich eine GWS 8x4,3, und selbst damit wird dem Motor schon recht heiß. Von einer 9x4,7 wollen wir mal gar nicht reden, obwohl es sich damit besser, sprich langsamer fliegen läßt.

Als erstes habe ich angefangen den Motor mit meinen eigenen Komponenten zu vermessen, damit ich später besser zwischen vorher und nachher vergleichen kann. Dafür habe ich mir zusätzlich einige Slowfly-Propeller verschiedener Größe angeschafft, die 10,-€ kann ich verschmerzen, werde ich bestimmt irgendwann mal wieder zum vermessen gebrauchen.

Als Regler habe ich für meine erste Testreihe einen arbeitslosen Regler genommen, einen Reely BS40 BEC Heli. Hätte ich mal lassen sollen, der war aus einem Set mit Aussenläufer-Motor, Ausser Bremse nichts weiter einstellbar. Das Timing von diesem Regler harmoniert wohl überhaupt nicht mit dem kleinen Torcster.
Die gestrichelten Kurven sind meine Messung.


Das konnte ich nicht glauben , so schlecht messe ich doch nicht, das passt sonst. Oder habe ich solch ein schlechtes Exemplar erwischt , leichte Abweichungen wegen Toleranzen, ok, aber doch nicht so schlecht. Aber erst mal einen anderen Regler probieren, diesmal musste ein Robbe Roxxy Control 720 herhalten. Bei dem kann man zwar auch kein Timing einstellen, aber von dem weiß ich das er für höherpolige Motoren ausgelegt ist. Also nächsten Testlauf.


Schau an, das schaut schon viel besser aus, ab 4A aufwärts ist er bei 7,4V sogar besser. Auf die Messung von Natterer Modellbau habe ich aber wenig vertrauen, es sind zu wenig Messdaten vorhanden. Aber um grob zu vergleichen langt es wohl.

Daher noch mal ein Vergleich zwischen meinen Messungen, einmal mit dem Reely BS40 BEC Heli und mit dem Robbe Roxxy Control 720, was allein schon verschiedene Regler ausmachen . Ich habe als Prop auch den GWS 8x4,3 eingegeben, bei Volllast ist der Motor damit schon über dem Limit. Und wie ich es schon nach den ersten Flügen vermutet hatte, ein besch.... Eta, weit unter 55% . Zum Glück wird Vollgas sehr selten gebraucht, selbst beim torquen reicht max. 2/3 Gas.



So, langt für heute. Nun will ich es aber wissen, morgen wird der Motor mit dem Regler gemessen der im Modell ist, ein Reely Sky-Series 12A. Bei dem kann man das Timing in drei Stufen einstellen , den muss ich aber erst wieder anlöten, schauen wir mal.

Gruß Andreas

 

[jagged]

Hi,

mit was hast du denn die Messungen durchgeführt?

 

[grossiman]

Hallo.

Mit einem UniTest2 von SM-Modellbau, der wird aber nicht mehr vertrieben. Ist extra für Antriebsmessungen gedacht mit einem eingebauten Speicher.

Gruß Andreas

 

[yoshi]

Als Regler habe ich für meine erste Testreihe einen arbeitslosen Regler genommen, einen Reely BS40 BEC Heli. Hätte ich mal lassen sollen, der war aus einem Set mit Aussenläufer-Motor, Ausser Bremse nichts weiter einstellbar. Das Timing von diesem Regler harmoniert wohl überhaupt nicht mit dem kleinen Torcster.

Das muss nicht unbedingt am Timing liegen.

Viele ältere Brushless-Regler haben ihre Probleme mit Anwendungen, bei denen nur geringe Ströme fließen.

Die Rotorposition wird halt bei sensorlosen Motoren über die Stromaufnahme der einzelnen Phasen ermittelt. Ist der Regler bei geringen Strömen dazu nicht in der Lage, dann stimmt das Timing nicht. Bei Autos ist das dann das berühmte Cogging bei langsamer Fahrt. Wie sich das bei Flugzeugen auswirkt weiß ich nicht.

In der Regel sind aber alle neueren Regler in der Lage die Rotorposition auch bei gerigen Strömen festzustellen.

 

[jagged]

Das ist wie bei der Schaukel und dem Anschubsen. Im falschen Moment anstoßen ist einfach nicht effizient.

 

[grossiman]

Moin.

Den Motor kann man zumindest mit meinen Reglern so langsam drehen lassen das man zuschauen kann, ok, die Schrift kann man nicht lesen .
Aber in einem Flugmodell dreht der Motor nicht so langsam wie in einem Modellauto bei Schritttempo. Bei solchen Drehzahlen bringen die meisten Prop`s keinen nennenswerten Schub.
mal ein Beispiel mit einer ACC 13x8, der Prop ist gar nicht mal so klein. Schub bei 2000 U/min 0,129kg , bei 4000 U/min 0,616kg , bei 6000 U/min 1,529kg , bei 8000 U/min 2,93kg. Der Schub im Stand steigt exponentiell mit der Drehzahl. Da geringe Drehzahlen zu mind 99% in einem Flugmodell mit Prop nichts bringen sind so gut wie alle Flugmotoren ohne Sensor.
Ich habe allerdings einen Antrieb wo der Motor nur beim Anlaufen unter Cogging leidet (Ich nenne es eigentlich "Ruckeln"), aber da liegt es gewiss nicht an zu geringem Strom (an 4S zieht der über 60A), sondern wohl am Regler. Das haben schon viele moniert, stört aber eigentlich nur bei E-Seglern, bei einem Motormodell läuft der Motor nur einmal an und läuft dann den ganzen Flug durch.
Ok, .
Heute ist der im Modell eingebaute Regler Reely Sky Series 12A drann gekommen (aktuelles Modell von Conrad).
Ich habe mit allen drei Timingeinstellungen den Motor gemessen. Mit diesem Regler hat sich das Timing "low" an 2S als bestes Timing herausgestellt. Nur das Timing "high" ist ab 7A einen Hauch besser, das macht aber den Kohl nicht fett.



Aber interessant wird es wenn man nun einen Vergleich zwischen dem Roxxy und dem Reely (Timing low) macht.



Unter 4A ist der Reely Regler besser, und drüber, sehr erheblich sogar, der Robbe Roxxy Control 720. Gerade in diesem Bereich ist ein gutes Eta erforderlich (falls man diesen Bereich so wie ich benutzen möchte bzw muss), denn wie wohl jeder weiß: Viel Strom und schlechtes Eta = viel Verlustwärme. Oder anders gesagt: Im Extremfall brennt die Wicklung durch. Leider ist der 20A Robbe Regler zwei Nummern zu schwer für meinen Indoorflieger .
Mit dem Reely Regler und Timing low liegt der Motor auf dem Niveau wie er auch von Natterer gemessen wurde (Toleranzen berücksichtigt).
Aber gerade hier kann man gut sehen was verschiedene Regler ausmachen können. Gemessen habe ich nun genug (habe keine anderen für den Motor passende Regler mehr ), nun geht es dem Motor an den Kragen.

Gruß Andreas

 

[grossiman]

Moin.

So, geht wieder etwas weiter.
Der Motor ist ausgebaut und zerlegt. Wie man auch gut sehen kann ist die Wicklung wie in der Serienfertigung üblich ziemlich wild gewickelt, und Platz zwischen den Statorzähnen ist trotzdem noch etwas vorhanden. Da sollte bei einer sauberen Wicklung doch noch etwas mehr hineingehen .




Damit man besser den Stator entfernen kann habe ich das Trägergehäuse auf ein Brettchen geschraubt. Die Lager habe ich aber vorher noch ausgebaut, denn zum entfernen des Stators wird ordentlich Wärme gebraucht. Um den Stator habe ich eine kleine Schelle befestigt, so kann man an der Schraube von der Schelle eine Zange ansetzen und mit Zugabe von Wärme (Heißluftfön mit Reduzierdüse) vorsichtig den Stator herunterdrehen. Der Kupferlackdraht der Wicklung läßt erahnen wie "warm" man das Teil machen muss, der Stator ist auch oft verklebt.




Auf der Rückseite des Stators kann man gut sehen wie der Motor verschaltet ist, er hat eine Sternschaltung. Dann ging es an das Abwickeln, das sollte auch mit einem Fön erwärmt werden, denn die Wicklung ist durch den Kupferlackdraht etwas verklebt. Eine Phase konnte ich sauber abwickeln und die Windungen Zählen, die anderen beiden Phasen waren trotz Wärmezufuhr störrisch, alle Nase lang riss der Draht . Aber eine Phase langt, die die anderen beiden Phasen sind normalerweise mit gleicher Windungsanzahl gewickelt, verlassen kann man sich allerding bei solchen Motoren nicht darauf .
Bevor ich den Stator abgewickelt habe wurde er nochmal mit Wicklung gewogen. Leider habe ich keine Feinwaage, meine Digitalwaage misst nur in 1g Schritten. Das Gewicht betrug 7g, und nach dem Abwickeln noch 5g. Grob nachgerechnet haut es auch hin ,knapp 2g Kupfer waren drauf.




Da die Isolierschicht sowieso gelitten hat, kommt Sie ganz runter, was Sie bei mir aber immer tut . Der Grund ist die Schichtstärke der Statorisolierung, die nimmt einfach nur wertvollen
Wickelraum weg . Die Grüne Isolierschicht kann man sehr gut entfernen wenn man den Stator für ein paar Stunden in Aceton legt, dadurch wird das Zeug weich und löst sich etwas. Man braucht dann nur noch mit einem kleinen Schraubendreher die Schicht vom Stator vorsichtig abschälen. Stellenweise war die Isolierschicht fast 0,2mm dick, das ist für so einen kleinen Stator schon ziemlich viel.



Das war es soweit erst einmal, der Stator muss nun noch weiter vorbereitet werden. Dazu mehr im nächsten Beitrag.

Gruß Andreas

 

[jagged]

Cool!
Sehr interessant. Ich bleibe dran...

 

[grossiman]

Moin.

So, wieder etwas weiter.
Da bei es beim Wickeln auf engen Raum schnell passieren kann das der Draht einen Statorschluß bekommt (also Kurzschluß), wird dem etwas entgegengewirkt. Dazu werden die Kanten im Bereich der Wicklung mit einem kleinen Fräser oder Schleifer angefast.





Da die Wicklung später wesentlich strammer sitzen wird als die originale Wicklung langt dies aber nicht aus. Deshalb kommen nun noch auf beiden Seiten 0,2mm GFK-Scheiben mit UHU Endfest aufgeklebt. Ich habe mir dafür mal eine kleine Platte selbst hergestellt, einfach auf eine gewachste Glasscheibe Glasgewebe auflaminiert. Ok, ist etwas zu dick geworden, ist tatsächlich 0,24mm dick geworden .
Nun lass ich den Kleber erst einmal gut aushärten, das mach ich immer auf der Umwälzpumpe für Warmwasser, da sind fast immer um die 60C°. Das ist dann fast wie Tempern .




Gruß Andreas

 

[Grodahn]

Weiter bitte! ;-)

 

[grossiman]

Ja doch, alter Mann ist doch kein D-Zug .

Leider ist mein erster Wickelversuch in die Hose gegeangen . Die Wicklung war so weit gut, sehr gut sogar, ich hatte über 100% mehr Kupfer draufbekommen wie original, mit einem 0,5mm Draht, und das sogar mit mehr Windungen (= gringere KV).
Und warum ist es in die Hose gegangen? Ich habe das Paket nicht mehr unter die Motorglocke bekommen, oder besser gesagt die Motorglocke ging nicht mehr drauf ohne den Draht zu berühren, wäre auch zu schön gewesen .
Im Drive Calculator gibt es ein Tool mit dem man die Wicklung berechnen kann, den Wire + Stator Calculator. Demnach waren vorher mit 2 x 0,25mm Draht und 12 (Herstellerangabe) Windungen pro Zahn 1,85g Kupfer drauf. Ich hatte 1 x 0,5mm mit 13,5 Pro Zahn (14 - 13 - 14 - 13 , 4 Zähne bilden eine Phase) 4,56g draufbekommen, nach dem 3. Anlauf ohne Windungsschluss (war schon etwas eng).

Aber der Reihe nach, denn bevor ich wickeln konnte musste der Stator noch weiter vorbereitet werden. Das Anphasen und die aufgeklebten GFK-Scheiben dienen als Schutz vor Windungsschluß. Die Rot markierten Stellen auf dem Bild sind die besonders beanspruchten Stellen beim Wickeln, dort entstehen die meisten Kurzschlüsse zwischen Windung und Stator. Die GFK-Scheibe hält schon das gröbste ab, aber das Anphasen des Stators bring noch mal einen ordentlichen Schub mehr Sicherheit beim Wickeln.




Für das Wickeln hatte ich mir mal ein paar Hilfsmittel angefertigt, ohne geht es nicht wenn man viel Kupfer in einen Stator bekommen möchte. Bei allen "Werkzeugen" sind die Kanten gerundet, der isolierende Lackauftrag vom Kupferdraht soll ja nicht beschädigt werden. Sehr hilfreich sind besonders Reststücke von Kieferleisten, die kann man schnell mit einem Cuttermesser und Schleifklotz anpassen. Und weil sie ziemlich "weich" sind beschädigen Sie den Draht auch nicht so schnell, dafür halten sie aber auch nicht lange, was aber nicht schlimm ist.
Es ist ratsam sich ein Wickelschema auszudrucken, und man sollte dafür sorgen das man seine Ruhe hat. Man kann sonst schnell aus dem Konzept kommen (Wie viele Windungen hatte ich schon drauf? Uuuups, falsche Wickelrichtung.) Die folgenden Bilder ist die Wicklung mit dem 0,5mm Draht.







Und das war der Stand gestern Abend, ich war schon richtig auf die Messergebnisse gespannt.





Und dann kam die Enttäuschung, zu wenig Platz im Motor, die Glocke kam gegen die Wicklung . Dann habe ich mit Unterlagscheiben die Glocke angehoben, aber dann deckten die Magneten nicht mehr richtig den Stator ab, alles Mist.
Also, half nichts, alles wieder Abgewickelt, zum Glück hatte ich die Wicklung zum sichern der Drähte noch nicht mit Epoxidharz vergossen.
Da ich heute Abend aber unbedingt mit meinen Vereinskameraden wieder in die Halle wollte, wurde der Motor mit 0,4mm Draht bewickelt, sogar noch mit einer Windung mehr pro Zahn (14,5). Ich wollte unbedingt mit der Drehzahl etwas runter, was mir mit dieser Wicklung auch gelungen ist. Leider habe ich keine Bilder davon gemacht, ich war eh etwas genervt wegen gestern, Hauptsache das Modell war heute Abend flugbereit. deshalb habe ich auch nur eine Leerlaufmessung gemacht um die KV zu ermitteln, die liegt fast bei meiner Wunschdrehzahl von KV 1500, wenigstens schon mal Etwas was geklappt
hat . Für richtige Messreihen hatte ich keine Zeit mehr, Motor in das Modell und ab in die Halle.

Was mich gestört hatte war die Wärmeentwicklung vom Motor, das ist schon mal wesentlich besser geworden. Also muss zumindest im Arbeitsbereich das Eta schon mal besser sein . Mit der GWS 8x4,3 wird der Motor nur noch Lauwarm. Und mit der GWS 9x4,7 wird der Motor zwar deutlich warm, aber nicht mehr heiß .
Soweit also schon mal ein Erfolg. Durch die geringere KV lässt sich der Motor nun auch besser dosieren, und die Leistung reicht immer noch locker zum torquen.

Leider ist mir beim letzten Flug ein Missgeschick passiert, bei einem Ausweichmanöver habe ich mich etwas verhaspelt in habe den Flieger aus 2m senkrecht geparkt, nun lässt sich der Motor etwas schwerer drehen , ich hoffe es sind nur ein paar neue Lager fällig, die kleinen Dinger in Zoll-Größe bekommt man bei Causemann zum fairen Preis.

Wenn ich die neuen Lager drinn habe (Falls das Motorgehäuse nichts abbekommen hat ) wird noch mal ordentlich gemessen, in der Zwischenzeit muss ich eh den Flieger reparieren, der nächste Hallentermin steht schon fest .

Aber schon mal eins vorweg. Ich vermute das der Wirkungsgrad sich nicht viel oder gar nicht verbessert hat, weil ich mit der KV runter gegangen bin. Meistens erreicht man eine Wirkungsgradsteigerung wenn man die KV belässt, also mit gleicher Windungszahl wickelt. Ich habe bisher nur bei einem Motor gleichzeitig eine Wirkungsgradsteigerung bei gleichzeitiger verringerung der KV erreicht, aber der Motor war von Haus aus qualitativ besser. Aber das wird sich ja noch zeigen was tatsächlich dabei herausgekommen ist.

Mein heutiges Missgeschick.


Gruß Andreas

 

[grossiman]

Hallo.

So, habe mich noch mal etwas schlauer gemacht was den Wirkungsgrad angeht. Wahrscheinlich habe ich wenig oder gar nichts zu erwarten, ausser das ich meine Wunschdrehzahl erreicht habe und der Motor durch den dickeren Drahtquerschnitt etwas belastbarer ist.
Da der Flieger repariert wird habe ich den Motor wieder ausgebaut und die Glocke entfernt, er braucht auf jeden Fall neue Lager, das vordere Lager nat einen Knacks wegbekommen, das dreht verhältnissmäßig schwer, aber neue sind schon bestellt .
Der Grund das ich nicht viel zu erwarten habe sind die Statorbleche, nur 11 Stück auf 4mm Statorhöhe = 0,36mm Blechstärke, das ist sehr dick, gute Motoren haben ca. 0,2mm Blechstärke. Das hat was mit Wirbelstromverlusten zu tun, je dünner die Bleche, um so geringer die Verluste. Aber fragt mich diesbezüglich nicht weiter, das geht über mein Wissen hinaus. Fakt ist: dünne Bleche gut, dicke Bleche schlecht (oder nicht so gut, wie man`s nimmt ). Auf jeden Fall hat es bei diversen anderen Motoren immer gut geklappt, darunter auch ein Torcster Motor, der war aber auch größer (Gold A3536/8-1050, 102g) und ich habe die gleiche Windungsanzahl gewickelt, eben nur mit wesentlich dickeren Draht.

Hier sieht man gut die Blechschichten vom 4mm hohen Stator. Die äusseren Schichten sind die GFK-Scheiben. Auch sieht man gut wie weit der Draht hinausragt, und das ist 0,4mm Draht. Selbst mit diesem Draht ist es unter der Glocke ziemlich knapp, geht gerade so. Das liegt aber an der Form der Motorglocke weil sie am Rand schräg geformt ist.




Hier nochmal ein Vergleich zwischen der originalen Wicklung ( linkes Bild, Wicklung 2x0,25mm , 12 Windungen Pro Zahn = 1,85g Kupfer) und der neuen Wicklung (1x0,4mm , 14,5 Windungen pro Zahn = 2,99g Kupfer). Auf den ersten Blick sieht es fast so aus das die originale Wicklung einen höheren Füllungsgrad zu haben scheint, dem ist aber nicht so. Bei der neuen Wicklung ist der Draht nicht wild gewickelt, sondern liegt besser in den Nuten. Es sind immerhin 61,6% mehr Kupfergehalt enthalten. Wäre die Motorglocke am Rand nicht so flach hätte ich den 0,5mm Draht mit 13,5 Windungen drinn lassen können, dann wären das 4,56g gewesen = plus 146,5% , schade das es aus Platzmangel nicht geklappt hat .



So, nun warte ich aber erst einmal auf die neuen Lager, wenn die drinn sind wird nochmal gemessen.

Gruß Andreas

 

[grossiman]

Hallo.

So, heute sind die Lager gekommen, und eingebaut sind sie auch schon .
Es hat sich gelohnt, der Motor dreht wieder leicht.
Also habe ich gleich zwei Messreihen gestartet (bevor ich den Flieger wieder unsanft zu Boden bringe ) , jeweils einmal mit Timing low und middel. Auch bei dem modifizierten Motor ist das Timing low wieder die bessere Wahl.
Was hat es nun insgesamt gebracht? Wie erwartet nicht die Welt, aber insgesamt bin ich zufrieden. Der Wirkungsgradbereich hat sich weiter Richtung unteren Lastbereich verschoben, ist aber dafür etwas angestiegen . Oben rum ist der Wirkungsgrad dafür etwas schlechter geworden . Das ist aber bei sonst identischen Motoren normal wenn man die KV verringert (mehr Windungen).
Also hier erst einmal ein Vergleich zum originalen Motor bei gleicher Spannung. Nicht vergessen, die KV zu vorher ist nicht identisch. Original hatte er KV1762 , und modifiziert KV1514 (gemessen mit Timing low).




Nun werden bestimmt Einige von euch denken das es nun nicht so gut ist das der Motor bei Volllast einen schlechteren Wirkungsgrad hat, aber schauen wir mal, nächster Vergleich.
Ich habe die Spannungen so eingestellt das beide Motoren mit dem selben Prop die gleiche Drehzahl machen, und dann schauen wir uns mal ganz genau die Daten an .
Wie man sieht sind Schub, V-Pitch und Drehzahl gleich, aber der Wirkungsgrad ist bei dem modifizierten Motor um 5% besser ( ein Plus von knapp 10% ) . Durch das Umwickeln habe ich erreicht das der Motor zwar keine höhere Leistung abgeben kann, dafür aber ein höheres Drehmoment hat, das ist nun von 0,523 Ncm/A auf 0,613 Ncm/A gestiegen. Und deshalb kommt der Motor nun besser mit größeren Prop´s klar.




Ähnlich verhält es sich im Teillastbereich, der modifizierte Motor hat immer die Nase vorn. Hier habe ich die Spannungen mal so eingestellt als wenn ich mit dem Modell torquen würde,
also Modellgewicht = Schubkraft = 175g (mit dem 450er Akku ).



So, wie man nun gesehen hat kann man einen Motor durch umwickeln besser den Bedürfnissen anpassen, und nebenbei hat dieser Motor bei gleicher Leistungsabgabe trotzdem einen besseres Eta, im Schnitt um 10%. Damit kann ich gut leben.
Noch mehr kann man mit Motoren erreichen die , bis auf den Füllungsgrad der Wicklung, qualitativ besser sind. Das fängt bei den mechanischen Teilen an, geht weiter über die Magnete bis hin zum Stator mit dünnen hochwertigen Blechen.

Gruß Andreas

 

[jagged]

Cool!
Wo kaufst du denn die Kupferkabel? Wie funktioniert das Wickeln? Woher weißt du welche Spülen mit welchen anderen zusammen gehören?

 

[grossiman]

Hallo.

Gute Qualität zum fairen Preis gibt es bei Elosal: http://www.elosal.de/waren/wickeltechnik/index.php
Causemann verkauft auch kleinere Mengen, für solch kleine Motoren langt das auch.
Wie man etwas wickelt, dafür gibt es im Netz eigentlich genug Vorlagen. Dies ist ein Motor mit 12Nuten (Stator) und 14 Polen (Magnete), also ein 12N14P.
Ich wickel meistens nach dieser Vorlage: http://static.rcgroups.net/forums/a...61105-142-12N-14P-DLRK-DELTA.jpg?d=1226200922

Wie man die Drähte verschaltet, dafür gibt es auch etwas, einfach mal nach Sternschaltung oder Dreiecksschaltung googeln.

Gruß Andreas

 

[grossiman]

Wie funktioniert das Wickeln?

Hatte heute Mittag wenig Zeit um mehr zu schreiben .

Wenn man es das erste mal macht, sollte man nicht zu viel wollen und erst einmal mit einem dünneren Draht anfangen. Der darf aber ruhig mindestens einen Drahtquerschnitt haben wie vorher die originale Wicklung auch, die meistens aus mehreren dünnen parallelen Drähten besteht. Das gilt dann für die gleiche Windungsanzahl. Soll der Motor höher oder langsamer drehen, dann kann bzw muss man einen dickeren oder dünneren Draht nehmen. Mit einem dünneren Draht lässt es sich einfacher wickeln, da er sich leichter biegen lässt.Und wenn man damit sauber wickelt, dann sieht der Stator im Gegensatz zue originalen Wicklung fast nackt aus, als wenn man einn paar Windungen vergessen hat. Dem ist aber nicht so, der Füllungsgrad un die Windungsanzahl sind gleich, es wurde nur sauber gewickelt, so das die Drähte schön ohne unnötigen Hohlräume aneinander liegen.
Hat man seine Wickelkünste verbessert, dann darf man sich ruhig an einem dickeren Draht bei gleicher Windungsanzahl versuchen. Manchmal ist es besser zwei etwas dünnere Drähte zu nehmen als einen dicken Draht, das kommt immer darauf an mit welcher Variante man einen höheren Füllungsgrad der Nuten im Stator erzielen kann, was neben einer eventuellen Änderung der KV auch das Ziel ist.

Hier mal ein Beispiel, ein ziemlich fetter Motor mit ca 500g Gewicht, ein Hyperion ZS4035-12. Den hatte ich mal mit durchgebrannter Wicklung bekommen und wieder fit gemacht.
Bei diesem Motor habe ich zwei dünnere 0,95mm Drähte parallel gewickelt anstatt einen 1,32mm Draht. Damit hatte ich vorher drei Fehlversuche, also immer einen Statorschluss fabriziert, es war einfach zu eng. Mit den 2 x 0,95mm hat es auf Anhieb geklappt, und nebenbei sind 3,6% mehr Kupfer im Stator. In diesem Fall war der Querschnitt des Stators für eine Eindrahtwicklung ungünstig. Theoretisch bekommt man mit dünneren Drähten mehr in den Stator rein, aber eben nur theoretisch. Denn schon ab drei Drähten wird es sehr schwierig die wirklich sauber nebeneinander zu wickeln.
Dieser Motor gehört schon zu den besseren Kanditaten, auf dem linken Bild sieht man die originale (durchgebrannte) Wicklung, die für einen Serienmotor schon einen guten Füllungsgrad aufweist. Deshalb habe ich auch "nur" 28% mehr Kupfer hineinbekommen, von 68g auf 88g. Dieser Motor hat einen guten Wirkungsgrad über einen weiten Bereich, an 22V max Eta 86% , und ab 9A bis 56 A mindestens 80% Eta. Aber größere Motoren haben meistens einen höheren Wirkungsgrad als kleinere Motoren. Ich habe auch noch nie einen 20g Motor mit über 80% Eta gesehen, meistens liegen die kleinen Dinger bei 65-75% (siehe Diagramm vom Torcster Gold A2204).




Sternschaltung vs Dreiecksschaltung

https://upload.wikimedia.org/wikipe...on.png/330px-Stern-Dreieck-Transformation.png

Hier ein Beispiel vom Wickelschema für die weit verbreiteten 12N14P Aussenläufermotoren. Das gute an dieser Wickelmethode ist, das Anfang und Ende der Phasen in einer Nut sind, das spart wertvollen Platz. Auch hier kann man sich aussuchen wie man den Motor verschalten möchte, Stern oder Dreieck.

Bei der Dreieckschaltung werden jeweils das Ende und der Anfang der nächsten Phase verbunden, Dies kann man auch ausserhalb des Motors machen, z.B. am Anschlußstecker, der Anfang und das Ende der Wicklung ist dann entsprechend länger. Hier fliesst der Strom gleichzeitig immer nur durch eine Phase.

Bei der Sternschaltung werden die Enden der 3 Phasen miteinander verbunden, die Anfänge der Phasen sind dann die Motoranschlüsse. Hier fließt der Strom gleichzeitig immer durch zwei Phasen.

Weitere Unterschiede sind die Drehzahl , Leistung und Drehmoment bei gleicher Spannung.
Bei Sternschaltung dreht der Motor langsamer, hat eine geringere Gesamtleistung, aber dafür ein höheres Drehmoment.
Bei der Dreieckschaltung hat der selbe Motor eine um Faktor 1,73 höhere Drehzahl, wenn er also bei Stern KV1000 hat, dann hat der Motor bei Dreieck KV1730. Hier ist die mögliche Gesamtleistung höher, aber auch der Strom, und das Drehmoment ist dafür geringer.

Bedingt durch die Verschaltung kann der Motor mit Sternschaltung einen geringeren Strom vertragen (höherer Widerstand von 2 Phasen in Reihe). Bei Dreieckschaltung ist der Widerstand geringer, der Motor kann dadurch bei gleicher Drahtstärke mehr Strom ab, auch wie bei der Drehzahl um Faktor 1,73 mehr.

Der Grund warum kleine Motoren wie der hier umgewickelte Torcster meistens eine Sternschaltung haben ist die Drehzahl und das Drehmoment. Denn die kleinen Motoren mit den kurzen Statoren haben bei gleicher Windungsanzahl eine höhere Drehzahl wie ein Motor mit einem längeren Stator. Der hier umgebaute Torcster hat nun bei Sternschaltung KV1515 , das wären bei Dreieckschaltung 1515 x 1,73 = KV2620 . Und das bei einer Windungsanzahl von 14,5 pro Zahn.
Im Vergleich dazu ein 2836er Motor, gleicher Statordurchmesser (22mm), aber gut 4mal so lang. Der Motor hat nur 8 Windungen pro Zahn, und hat bei Dreieckschaltung KV1005. Wenn ich den auf Stern geschaltet hätte, dann würde der "nur" KV581 haben. Je länger der Stator wird, um so geringer wird die Drehzahl bei gleicher Windungsanzahl.
Aber auch bei größeren Motoren wird oft eine Sternschaltung verwendet, dort wo niedrige Drehzahlen und hohes Drehmoment bei geringen Strom gefragt ist, z.B. naturgetreue Modellschiffe mit großen Schrauben.






Gruß Andreas

 

[jagged]

Danke für die vielen Erklärungen!

 

[Deleted member 13]

Nun Tach auch

Ordentlich schön parallel gewickelte Drähte ergibt ein gut funzendes elektrisches Magnetfeld , wild gewickelt
wird das erzeugt aber auch gestreut .

Draht , naja , wenn´s paßt vom alten Büchsenmotor oder Trafo man kann den Draht auch käuflich erwerben mit
Isolationsschicht .
Einmal rechts und einmal links wickeln beim 12er Stator würd mich fertig machen , 9er Stator wesentlich entspannter alles in eine Richtung zu wickeln .
Hängt aber auch ein bissel von der Polzahl ab (Magnete in der Glocke) .

Gruß Franz

 

[jagged]

Nochmal eine Frage:

Wenn du sagst du hast 14 Wicklungen gemacht, dann heißt das, dass du um jeden Anker 14mal gewickelt hast?
--> 4 * 14 Wicklungen pro Draht durch den gesamten Motor?!

 

[Deleted member 13]

Nun Tach auch

14 Windungen bei 12 Nuten paßt doch , Stammzahl ist 3 da 3 Phasen müßen generiert werden , wie kommst denn
auf 4 ?


Gruß Franz