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  2. Kandidat werden bei Die Modellbauer

Tech-Tipp Drehzahl und Drehmoment von Brushless-Motoren

Dieses Thema im Forum "allgemeine RC-Elektronik" wurde erstellt von SledgeHammer, 17. August 2016.

  1. SledgeHammer

    SledgeHammer Moderator Mitarbeiter

    Da immer wieder zu lesen ist, dass Motoren mit
    hoher spezifischer Drehzahl (kv) wenig Drehmoment haben,
    was aber falsch ist, mal einige technische Fakten zu BL-Motoren.
    BL-Motoren werden nach kv klassifiziert, also Umdrehungen/Volt.
    Umdrehung/Volt braucht man nicht zu erklären, versteht jeder.
    Der Kehrwert von kv ist km.
    km=9,55/kv, Einheit Nm/A.
    km ist die Einheit, wieviel Nm pro 1A Stromaufnahme der Motor erzeugt.
    Motoren mit wenig kv erzeugen pro 1A mehr Nm als Motoren mit mehr kv.
    Das heißt aber nicht, dass Motoren mit hoher kv weniger Drehmoment erzeugen,
    sie brauchen dafür nur mehr Strom.

    Das ist der Grund, warum Motoren mit hoher kv-Zahl reichlich Strom ziehen.
    Aber so auch hohe Drehzahl mit hohem Drehmoment verbunden ist.
    Das heißt, nicht das Drehmoment sinkt bei steigender kv,
    sondern der Strom steigt an.
    Und mit dem Strom steigt auch das Drehmoment.
    Diese elektrotechnischen Zusammenhänge von kv und km gelten
    für alle Arten von BL-Motoren, egal ob 100W oder 10kW.
    Nur hat sich halt wegen der Einfachheit die Angabe von kv eingebürgert.
    kv und km gehören aber zusammen betrachtet.

    Zur Polzahl und Drehmoment, da gibt es auch keinen Zusammenhang.
    Ein Motor mit mehr Polen hat nicht mehr Drehmoment als ein Motor
    mit weniger Polen.
    (bei gleicher Spannung, Drehzahl und Stromaufnahme)

    Als Beispiel:
    Kontronik Pyro 700-45, Stromaufnahme ca. 13A, 10 Pole, 0,3Nm ca. 16000U/min. Außenläufer
    Lehner 2230/40, Stromaufnahme ca. 13A, 2 Pole, 0,3Nm ca. 18000U/min. Innenläufer
    Jeweils mit 10s.
    Das Drehmoment kann man also nicht vergleichen anhand der Polzahl
    das Drehmoment entsteht im Luftspalt zwischen Rotor und Stator,
    da der Abstand der Hebelverhältnisse zwischen Rotor und Stator bei Außenläufern größer ist als bei Innenläufern,
    erzeugen Außenläufer mehr Drehmoment.
    Unter Berücksichtigung der Wicklungsauslegung.
    Bei Innenläufern entsteht die Kraft innen direkt an der Motorwelle, (kurzer Hebel)
    bei Außenläufern außen an der Rotorglocke. (langer Hebel)
    Deswegen haben Außenläufer je nach Wicklung mehr Drehmoment.
    Je nach Wicklung deshalb, weil der Lehner 2230/40 bei 13A in seinem
    optimalen Wirkungsgrad ist, der Pyro 700-45 aber bis 80A geht.
    Im Autobereich werden Außenläufer kaum verwendet,
    außer bei einigen 1:5er Eigenbauten mit Außenläufern.
    Vom Drehmoment her ist es also egal, ob man im Auto einen 2pol, 4pol, 6pol 8pol Motor Innenläufer hat.
    Solche Motoren unterscheiden sich mehr in der Wicklung, Drahtstärke,
    Luftspalt, Magnetmaterial, Füllungsgrad der Wicklung, Blechstärke im Anker, Länge des Stators
    als in Bezug des Drehmoments zur Polanzahl.
    Dünne Bleche im Anker erhöhen die Teillastfestigkeit (weniger Erwärmung bei Halbgas)
    und erzeugen weniger Wirbelstromverluste als dickere Bleche.
    Hoher Füllungsgrad erhöht den Wirkungsgrad des Motors, das heißt:
    Je dichter die Wicklung gepackt ist, desto mehr Magnetfeldlinien werden geschnitten.
    Und je mehr Magnetfeldlinien geschnitten werden, desto höher die elektromagnetischen Kräfte.

    (also wieviele Wicklungen im Innern des Gehäuses sind
    ohne groß Luft zu lassen zwischen den Wicklungen)
    Kleiner Luftspalt rhöht das Drehmoment.
    Deutsche Motoren sind Spitze in Bezug auf Füllungsgrad, kleiner Luftspalt,
    Magnetmaterial, dünne Bleche, Drehmoment, Wirkungsgrad.
    (Hacker, Lehner, Plettenberg, Kontronik, Strecker)
    Amerikanische Motoren sind ein Kompromiß aus Preis
    und Qualität bezogen auf deutsche Produkte. (Neu, Traxxas)
    Asiatische Produkte sind allein dem Preis verpflichtet,
    an die Qualität amerikanischer Produkte kommen sie nicht heran,
    geschweige denn an deutsche Produkte. (Turnigy, Scorpion, HK, Ezrun etc.)
    Das soll nicht heißen, dass asiatische Produkte schlecht sind,
    ein Automodell oder ein Flugmodell treiben sie auch an, nur es gibt besseres.
    Sprich effizientere Antriebe, wo weniger Akkuleistung in Wärme verbraten wird
    und wo mehr Akkuleistung in Antriebsleistung umgesetzt wird.
     
  2. jagged

    jagged Mitglied

  3. SledgeHammer

    SledgeHammer Moderator Mitarbeiter

    Habs mal oben angepinnt, damit es immer sichtbar ist.
     
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  4. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Es muß halbwegs bekannt sein wieviel Watt der Motor benötigt um so und soviel Watt in mechanische Leistung
    um zu setzen .
    Erst dann kann das reine Drehmoment erbracht werden .
    Nur von Drehzahl auszugehen ist ein Trugschluß , leider , ist wie Kaffeesatz lesen .


    Gruß Franz
     
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  5. UnknownUser69

    UnknownUser69 Mitglied

    Ich finde, die ganze Problematik wäre ja gar nicht großartig vorhanden, wenn die Hersteller mal detaillierte Angaben machen würden. Dadurch, dass die Angaben fehlen versuchen die Käufer Werte wie Drehmoment usw aus anderen Werten abzuleiten (Polzahl,...), was ja wie oben beschrieben ist nicht wirklich korrekt ist (auch wenn es oft "durch Zufall" passt).
     
    BlackbirdXL1 gefällt das.
  6. Detaillierte Angaben bei Chinafertigung...ist wie heutzutage der Wetterbericht, Temperaturen zwischen 11 und 22 Grad...
     
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  7. Hubschrau(bär)

    Hubschrau(bär) Mitglied

    Das hat Sledgehammer vorausgesetzt, der hat nur Lehnermotoren, da steht
    das mit absoluter Sicherheit drauf.:D
     
    renner gefällt das.
  8. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Zumindest bei den Outrunnern gibbed es schon Daten , KV kann sich jeder selber ausrechnen , Nominaldurchsatz
    an Ampere zu Volt und Zeit in Überlast mit Ampere zu Volt .
    Amp und Volt multipliziert ist das Produkt das simple Watt .

    Und Watt ist gleich Nm , mehr braucht kein Mensch um über den Daumen Antriebsleistung zu überschlagen .



    Gruß Franz
     
  9. UnknownUser69

    UnknownUser69 Mitglied

    Joa, Angaben gibts ja je nach Marke bei relativ vielen Aftermarket Motoren. Aber such mal Daten zum Velineon 3500 (Brushlessmotor aus den Traxxasmodellen) raus, da findet man quasi gar nix. :confused: Irgendwo in irgendwelchen Foren gibt es irgendwelche Berechnungen mit irgendwelchen so scheint es abgeschätzten Werten, das war es dann auch schon wieder. Achso, kv ist aber bekannt (3500kv) :D
    Wenn man dann mal upgraden will oder einen Ersatz braucht, dann weiß man halt eigentlich nicht wirklich was man braucht. Und dann gehen die Leute davon aus, dass sie einen 10T Motor mit 4 Polen brauchen, da dass der Velineon auch hatte und nur das das Ruchtige sei. Deshalb finde ich das Thema hier grade für viele Neueinsteiger sehr interessant.
     
  10. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Eben so was wie : Ist geeignet für hastenichgesehen .

    Angenommen der E- Motor (egal welcher) hat Wellenleistung 100 Watt .
    Das ist gleich 100 Nm , klingt viel , bedeutet im Klartext daß mit dieser Leistung eine Masse von knapp 10,2 kg
    in 1 Sekunde 1 Meter bewegt werden kann ohne den Motor auf Hitze zu bringen .

    Das entspricht 3,6 kmh . Das ist die Wegstrecke in der Stunde (oder Weg Zeit) , deshalb irgendeine Drehzahl
    vollkommen unrellevant .

    Sollte statt der 10,2 kg nur 1,02 kg bewegt werden steigt auch der zurück gelegte Weg um´s 10 fache auf 36 kmh .

    Und es stimmt Polzahl , Windungszahl usw. hat nix mit der mechanischen Leistung zu tun .


    Gruß Franz
     
  11. Hubschrau(bär)

    Hubschrau(bär) Mitglied

    Wie ist es denn dann mit den mechanischen Widerständen im Bezug zur Wellenleistung?
    Je nach Auto 2WD, 4WD hängt an der Motorwelle ja einiges dran, bis zur Umsetzung
    an das Rad, Getriebe, Differenziale ect. Was bleibt am Ende über, die
    Wellenleistung wird ja einbrechen. Grob umrissen um wie viel Prozent?
    Oder liege ich da komplett verkehrt?
     
  12. .Cee.

    .Cee. Mitglied

    Ganz klar Jain.
    Die mechanische Leistung, welche der Motor abgeben könnte, ist abhängig vom erzeugten Magnetfeld, welches wieder durch Wicklungen, Drahtstärke, Polzahl, Abstände,... mehr oder weniger stark ausfällt.

    Das eine kann man zur Betrachtung des anderen klar ignorieren, aber die Abhängigkeit nicht.


    Verlustleistung ist immer da, wenn was bewegt werden will.
    Wieviel hängt an allem was drin streckt, angefangen bei Materialien und Toleranzen und endet dann halt stump mechanisch an Übersetzung und Co.
    Ich denke nicht, dass man da pauchal was sagen kann wie viel Verlust drin ist...

    Berechnet man die Geschwinigkeit und zieht 10% wieder ab kommen meist relativ realistische Werte raus, man könnt sich jetzt aus dem Fenster lehnen und sagen, dass es mit der Leistung ähnlich wäre...
     
  13. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Wie der E - Motor konstruiert wurde hat nur Einfluss auf die Effizienz .
    Je besser dieser Wert umso mehr wird elektrische Leistung in mechanische
    umgesetzt .
    Das rechnen mit Watt , Nm usw geht immer 1 zu 1 ohne Reibung .
    Rollwiderstand der Räder und Getriebe , zuweilen auch der Luftwiderstand .
    In Summe kann das bis zu 30 Prozent vom Ganzen sein .

    Gruß Franz
     
  14. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Hab ich mir schon so gedacht , das tatsächlich nur konstruktive Merkmale erbracht werden wie , Wicklungen ,
    Drahtstärken (steht bloß nicht dabei welcher Querschnitt), Magnetfeld ob nun permanent oder elektrisch erzeugt .

    Nur mit den Daten 10 T und 2000 KV kann ein E-Motor kaum einer entsprechender Leistungsstufe zugeordenet
    werden .
    Dazu müßte das Dingens im Betrieb vermessen werden , im Grunde gequält werden .
    Bleibt die Drehzahl konstant bei Last , Amperaufnahme .
    Wann reduziert sich unter Last die Drehzahl und die Ampereaufnahme steigt trotzdem .
    Ab welcher Last wird der Motor einfach heiß .

    Heiß werdende Motoren sein´s ja genügend dokumentiert worden , effektive Maßnahme den Antrieb entlasten .
    Da wird eben der Autowagen ein bißchen langsamer , hält aber länger durch .

    In einem Autowagen hab ich ganz bewußt die Silberbüchse drin gelassen , eine halbe Stunde kann man damit
    spielen 2S akku und lumpige 1900 mAh .
    Der ist denne auch unangenehm heiß , muß abkühlen (werde mir aber dafür kein Thermometer besorgen) .
    170 gr und kaum mehr als 60 Watt .
    Im Labor liegt noch ein 171 gr Motor mit 750 Watt .

    Der 2. Autwagen ist mit Outrunner bestückt , knapp 200 Watt und ist Getriebetechnisch weder schneller oder
    langsamer als Wagen 1 .
    Nur bringt er 48 gr auf die Waage , gut 3,5 mal leichter und 3,3 mal kräftiger , ergo kann auch mehr im Tank
    mitgeführt werden .
    Positiv der wird nicht mal warm , also steht die volle Leistung zur Verfügung ohne Energie in Wärme zu verbraten .




    Gruß Franz
     
    Zuletzt bearbeitet: 12. Oktober 2018 um 05:43 Uhr
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  15. yoshi

    yoshi Betreiber Mitarbeiter

    Bei uns im Modellbau immer permanent!
     
  16. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch

    Äh , wat ?


    Gruß Franz
     
  17. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch


    Momentemal , im vorigen Jahrtausend hatte ich mal eine Silberbüchse beim große C erworben und der hatte sogar ein Datenblatt .
    Worin zu lesen stand , Betriebsspannung 7,2 V , 14 Ampere und 67% Wirkungsgrad .
    Damit kann man was anfangen .

    7,2 X 14 ist 100,8 Watt , das X 0,67 (Wirkungsgrad) ist 67,536 Watt max Wellenleistung . Na kucke an , senkrecht zur Gravitation
    kann Masse im Wert von 6,884 kg in einer Sekunde einen Meter bewegt werden .
    Angenommen das Auto bringt nur 1,5 kg auf die Waage , bedeutet 6,884 kg durch 1,5 kg ergibt 4,589 als Faktor X 3,6 kmh ist
    16,5225 kmh als max Endgeschwindigkeit senkrecht gegen die Gravitation .

    Nun senkrecht wird selten gefahren eher mehr in der waagerechten Gangart , währe Reibung komplett Null würde diese Masse sich unendlich mit
    diesem Energieimpuls bewegen .
    Hamm wa aber nicht , setzen wir die Reibung ins Verhältnis zur Gravitation ungefähr 30% also 9,81 X 0,3 ergibt 2,943 als rechnerischen Wert ,
    geteilt durch 67,536 Watt ergibt 22,948 kg auf 1 Sekunde zu 1 Meter weg , wiederum geteilt zu 1,5 kg ist Faktor 15,298 .

    Den Faktor mal 3,6 kmh ergibt 55,075 kmh als maximal mögliche Endgeschwindigkeit auf einer astrein waagerechten Fahrbahn ohne irgendwelche
    Unebenheiten .
    Reifen müßten eher auch Vollgummi sein , weil die mit Schaumstoffeinlagen höhere Reibungsverluste zu Tage fördern .



    Gruß Franz
     
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  18. tobi-KS

    tobi-KS Mitglied

  19. aircooled

    aircooled Autor

    @Franz ich hasse es, jemanden zu korrigieren der in bestimmten Bereichen mehr Ahnung hat als ich, aber Watt ist nicht gleich Drehmoment.
    Siehe Datenblatt des schon angesprochenen 540ers

    25594469-A247-43B1-BFE2-5312B46311CD.png

    Richtig wäre, das Drehmoment steigt mit steigender Wattzahl an
     
  20. Franz

    Franz Mitglied

    Nun Tach auch Aircooled


    Kein Problem Nm kann in Weg Zeit erbracht werden oder wird in Drehung umgerechnet Formel dazu
    P = 2 x Pi x M x n .
    Und schau mal wie die Maßeiheit PS zustande kam , 1 PS besagt nichts weiter als 75 kg in 1 Sekunde 1 M
    gegen die Erdanziehung zu beschleunigen und das entspricht in etwa 736 Watt und entsprechen auch 736 Nm .

    Denn 736 Nm sind ironischerweise auch ziemlich genau 75 kg bewegte Masse .

    Deshalb steht auch keine Drehzahl zum Motor , sondern nur die Zeit Weg Schiene zur Berechnung an .

    Und Du kannst es glauben oder nicht 1 Watt ist genau 1 Nm da führt kein Weg vorbei .

    Nur das Getriebe muß an die Reifengröße und Drehzahl des Motors ausgelegt werden
    dann paßt das schon .


    Gruß Franz
     
    bastelbauer und Hubschrau(bär) gefällt das.

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