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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Kennzahl zum Vergleich von Brushlessmotoren ?



tebi
19.06.2002, 15:46
Hallo liebe Motorenkenner,

bei mir hat sich in den letzten Jahren von verschiedenen Herstellern (Kontronik, Lehner, Plettenberg, Hacker, LRK von Flyware und LRK von Torcman) ein Sortiment an ganz unterschiedlichen Brushlessmotoren angesammelt.

Fast jeder Motor ist für einen anderen Einsatzzweck: 4 m Segler, 3 m Segler, schnelle u. langsame Motormodelle.

Da ich leider Elektronikleie bin, wüßte ich von Euch gerne, ob es eine Kennzahl gibt, mit der ich die Leistung der Motoren vergleichen kann, auch wenn diese für unterschiedliche Auslegungen gedacht sind, sprich unterschiedliche Windungen, mit oder ohne Getriebe.(Der Lehner m.Getr ist z.B. eher für 8 Z an einer 12x9 gedacht (35A), der Kontronik besser für 10 Z an der 12x9 (37A).

Kann ich die tatsächliche Leistung der Motoren nur vergleichen, indem ich mir die entsprechenden Wirkungsgrade anschaue (kann man den Wirkungsgrad ohne viel Aufwand selbst ermitteln?)

Oder gibt es eine andere Möglichkeit z.B. ähnliche Motorenauslegungen exakt miteinander zu vergleichen?

Vielen Dank für Eure Bemühungen!

[ 13. August 2002, 02:45: Beitrag editiert von: tebi ]

Snoopy
19.06.2002, 16:22
Original erstellt von tebi:
(Der Lehner m.Getr ist z.B. eher für 8 Z an einer 12x9 gedacht (35A), der Kontronik besser für 10 Z an der 12x9 (37A).

Kann ich die tatsächliche Leistung der Motoren nur vergleichen, indem ich mir die entsprechenden Wirkungsgrade anschaue (kann man den Wirkungsgrad ohne viel Aufwand selbst ermitteln?)

Oder gibt es eine andere Möglichkeit z.B. ähnliche Motorenauslegungen exakt miteinander zu vergleichen?

Vielen Dank für Eure Bemühungen!Ich fürchte so einfach wird das nicht.
Wirklich vergleichen kannst Du nur dann wenn Du einen Motorprüfstand hast, der sehr teuer aund aufwändig ist. Mit einem einfachen Zangenamperemeter und Drehzahlmesser wirst Du nicht weit kommen, dafür ist die Messtoleranz zu groß.

Die Wirkungsgradangaben kannst Du gleich wieder vergessen. Was letztlich interessiert ist nur der Gesamtwirkungsgrad des Systems. Da ist der Motor selber nur ein Glied in der Kette und ob der nun 2 Prozentpunkte besser oder schlechter ist, spielt eine untergeordnete Rolle. Viel wichtiger ist, dass die Luftschraube an das Modell angepasst ist, und eben der Antrieb darauf abgestimmt.

Nächstes Problem ist, es gibt nicht den Kontronik Antrieb oder den Lehnerantrieb (oder Hacker oder Pletti ...) es gibt jede Menge, eben für verschiedene Anwendungen.

Zwei Motoren direkt zu vergleichen ist nicht so einfach, wonach wolltest Du sie Auswählen? Preis, Gewicht, Elektrische Eigenschaften?
Wie willst Du z.B. einen Außenläufer mit einem Innenläufer mit Getriebe vergleichen?
Frag mal Peter Rother, der hat mal versucht einen Flyware (350-20-12,5) mit einem Torcman zu vergleichen. Er hat die Motoren nach Innenwiderstand ausgewählt, der Torcman hatte aber mehr Windungen bei gleichem Ri.

Relativ einfach kannst Du das evt. noch bei den kleinen zweipoligen Innenläufern machen (Kontronik Fun 4xx mit Hacker B40 und Lehner 15xx). Trotzdem werden es zig Messreihen werden.

Wenn Du einen Antrieb für Dein Modell suchst frag hier im Forum oder beim Hersteller direkt, da wirst Du bestimmt beraten.

Armin Bock
19.06.2002, 16:34
Hallo Uli,

es gibt eine solche Kennzahl, aber leider erhält man nicht immer die benötigten Informationen.

Die Idee ist folgende:

Die Leistung eines Motors ist das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment (und 2 Pi).
Jeder Motor (auch mit Bürsten) hat eine spezifische Drehzahl (U/min/V) und ein spezifisches Drehmoment (Nm/A).
Das Produkt diese beiden Größen kann man als Kennzahl für die Leistungsfähigkeit eines Motors verwenden.
Natürlich muss man dabei auch die Maximaldrehzahl, den maximalen Motorstrom und das Gewicht berücksichtigen.

Wenn du auf das Wort "exakt" in deiner Frage verzichtest, kannst du mit dieser Kennzahl unterschiedliche Motoren vergleichen. Falls du aber auf exakt bestehst, wird's komplizierter ...

Gruß Armin

[ 19. Juni 2002, 16:37: Beitrag editiert von: Armin Bock ]

tebi
19.06.2002, 20:00
qb][/QUOTE]
Zwei Motoren direkt zu vergleichen ist nicht so einfach, wonach wolltest Du sie Auswählen? Preis, Gewicht, Elektrische Eigenschaften?[/QB][/QUOTE]

Snoopy, mein Bestreben geht doch in die Richtung, rauszufinden, welcher Hersteller möglicherweise aus einem Motor mehr Leistung rauskitzelt als ein anderer. Die Motoren haben teilweise sehr unterschiedliches Preisniveau, so dass es doch besonders interessant wäre festzustellen, ob sich der Mehrpreis tatsächlich in höherer Leistung bemerkbar macht (Die Verarbeitung u. Lebensdauer spielt natürlich auch noch eine Rolle - lasse ich aber mal Außen vor).

Ich bekomme demnächst einen Außenläufer, der von der Auslegung sehr ähnlich ist, wie mein Lehner 1520 mit Reisenauer Getriebe (auch gewichtsmäßig). Hänge ich an beide Motoren den gleichen Akku, die gleiche Luftschraube und den gleichen Regler und stelle fest, dass der eine bei 8 Zellen z.B. 35 A und 6400 U/min macht und der andere bei gleichem Strom 6800 U/min bringt, habe ich für mich bzgl. der Leistung schon mal den Nachweis, dass der eine stärker ist.

Das würde mir bzgl. des nächsten Motorenkaufs eine Entscheidung abnehmen.

Das ist natürlich nicht im geringsten wissenschaftlich, aber schon mal ein Anhaltspunkt. Und es geht natürlich nur mit Motoren, die für den gleichen Zweck bestimmt sind.

Die Idee von Armin finde ich klasse, da man damit auch unterschiedliche Motoren miteinander vergleichen könnte. Allerdings habe ich leider bis jetzt nach flüchtiger Recherche noch keine derartingen Angaben auf den Seiten der Motorenhersteller gefunden. Vielleicht findet sich noch was.

Desweiteren ist es wahrscheinlich sehr schwierig realisierbar, da vor einigen meiner Brushlessmotoren Getriebe vorgeschaltet sind.

Hoppla, das zitieren hat nicht ganz geklappt!

[ 19. Juni 2002, 20:01: Beitrag editiert von: tebi ]

Peter Rother
19.06.2002, 20:20
Hallo

so wie Du wessentlich komplexere Systeme wie moderne Autos, Flugzeuge oder Schiffe vergleichen kannst, so kannst Du natuerlich auch Motoren vergleichen.

Du musst natuerlich die Standards festelegen, gegen welche die Du denn Vergleich ziehst. Jeder hat da unterschiedliche Vorstellungen, ich auch.

da ich den Antrieb verstanden will, als Motor und Getriebe (oder ohne, wenn nicht noetig) an einer bestimmten Luftschraube drehen lassen will, dann frage ich mich, welcher Motor liefert mir bestimmte Leistung an der Welle bei bestimmten Drehzahl. z.B. 400W-Wellenleistung bei 8000rpm.

Die Motoren die, die 400W Leistung bei 8000rpm liefern, kann man dan nach der Eingangsleistung abfragen. Um so weniger desto besser (Eta). Um so weniger Gewicht, desto besser (mindestens fuer mich). Um so kuehler der Motor desto besser, etc etc. ueber Preis, Zellenzahl kann man auch reden.

In Zahlen kann man es naturlich auch sehr gut festhalten:

Eta bei 400Wout bei 8000rpm
Masse, Temperatur nach 60s

Man kann so ein Vergleich auch ohne aufwendigen Motorpruefstand durchfuehren, da man nur Deltas zwischen den Motoren beurteilt und nicht absolute Werte braucht.

Dafuer verwendest Du die zu vergleichende Antriebe an Deiner Luftschraube und drehst die auf eine bestimmte, gewuenschte Drehzahl. Die Eingangsleistung kannst Du messen. Wenn Du nicht ganz genau die Drehzahl triffst, dann vergleiche die n^3 Zahlen.

--------------

Ich habe mal zwei LRKs verglichen, mit bester mir zu Verfuegung stehenden Technik und mit sehr viel Einsatz.
http://www.torcman.de/eco/Pruefstand.html

Beide Motoren hatten den gleichen Innenwiderstand, die gleiche Abmessungen, unterschieden sich durch die Wicklungsart. Der eine Motor hatte wessentlich groesseres Drehmoment Nm/A wie auch besseres Eta. Trozt des, fuer mich ganz klaren Ergebnisses, haben sich Tausende Leute gefunden, die entweder aufgrund fehlenden Kenntnisse oder Neid, diesen Test an allen Seiten kritisiert haben, obwohl waehrend der Messung die Eigentuemer beide Motoren sich ueber die Kalibration und Seriositaet ueberzeugen konnten. So ein Aufwand der Praesentation und Kontrolle (Eigentuemer bei der Messung, 4-fache Doppel-Kreuzmessung) werde ich nicht mehr treiben, obwohl wir seit damals ca 80 Motoren vermessen haben und sehr gute Kenntnisse ueber Einiges haben.

http://www.torcman.de/rco/flyware350-20-125-vs-tm350-20-14w-tab.gif

Noch zur spezifische Drehzahl pro Volt ns:

Sie ist nicht konstant sondern sinkt mit dem Strom mit dem faktor kns (sehe Wilhelm Geck: Antrieb anch Mass)

http://www.aerodesign.de/peter/2001/LRK350/ns_kns.gif

ns=nso+kns*Im

bei Strom=0 haben wir dann nso=ns(0)

Das Drehmoment pro Ampere Nm/A darf man also nicht mit nso multiplizieren, sondern mit ns(Im), deshalb es ist einfacher dann die Ausgangsleistung zu nehmen

Pout=M*2*PI*f wo

M=Im*Nm/A und

f=(nso+kns*Im)*Um/60 und

Um=Uakku-ri*Im

(um genau zu sein hat der Motor nocht ein Verlusrdrehmoment Mv, das man von M abziehen muss, wie z.B. hier letzten zwei Zeilen:
http://www.torcman.de/eco/tm350-20-ACTRO.gif

----------

Zusammengefasst:

Vergleiche das Eta bei bestimmter Drehzahl und Leistung, Du wirst Dich dann wundern wieviel tatsaechlich in einem Getriebe haengen bleibt. Es ist keine grosse Sache bei 40.000rpm hohes Eta zu erreichen, aber schaffe es auch bei 6.000rpm

[ 19. Juni 2002, 20:21: Beitrag editiert von: Peter Rother ]

Armin Bock
19.06.2002, 21:51
Desweiteren ist es wahrscheinlich sehr schwierig realisierbar, da vor einigen meiner Brushlessmotoren Getriebe vorgeschaltet sind.Ein Getriebe ändert bei dieser Kennzahl nichts Grundlegendes, da die spezifische Drehzahl um das Untersetzungsverhältnis reduziert wird und das spezifische Drehmoment um den gleichen Faktor erhöht wird. Das Produkt ist also im Prinzip konstant.
Wirkungsgrad und Gewicht des Getriebes müssen natürlich berücksichtigt werden.


Allerdings habe ich leider bis jetzt nach flüchtiger Recherche noch keine derartingen Angaben auf den Seiten der Motorenhersteller gefunden.Tja, das ist auch für mich ein unerfreuliches Kapitel. Manchmal sind die Angaben verfügbar oder zumindest aus Messdaten zu ermitteln. Ansonsten sieht's eher trübe aus.

Gruß Armin

Armin Bock
19.06.2002, 21:54
Noch zur spezifische Drehzahl pro Volt ns:
Sie ist nicht konstant sondern sinkt mit dem Strom mit dem faktor kns (sehe Wilhelm Geck: Antrieb anch Mass)Ja, stimmt natürlich, und der Leerlaufstrom geht mit der Berücksichtigung der Drehzahlabnahme unter Last auch ein.
Ich wollte allerdings auf die prinzipiellen Zusammenhänge hinaus, und da bin ich gern ein wenig großzügig.

Gruß Armin

Peter Rother
19.06.2002, 22:12
Noch zu Getriebe:

Drehzahluebersetzung OK

Drehmomentuebersetzung nicht,

da Du Verluste im Getriebe hast und das nicht zu klein. Was zaehlt ist immer eine ganze Antriebseinheit zu messen, Motor+Getriebe


Leerlaufstrom geht mit der Berücksichtigung der Drehzahlabnahme unter Last auch eindas ist durch den Verlustmoment Mv schon beruecksicht worden und zwar spannungsunabhaengig, wobei Dein Leerlaufstrom spannungsabhaengig ist.

M=ke*Im-Mv wo ke in [Nm/A]

Armin Bock
19.06.2002, 23:18
Nein, ich rechne eigentlich mit einen drehzahlabhängigen Leerlaufstrom ;)

tebi
19.06.2002, 23:40
Man kann so ein Vergleich auch ohne aufwendigen Motorpruefstand durchfuehren, da man nur Deltas zwischen den Motoren beurteilt und nicht absolute Werte braucht.Danke für die ausführlichen Ausführungen. Leider ist es für mich als Leie noch nicht ganz nachvollziehbar, wie ich die Messungen ohne aufwendigen Prüfstand durchführen kann, weil ich die Ausführungen noch nicht ganz verstehe.


Dafuer verwendest Du die zu vergleichende Antriebe an Deiner Luftschraube und drehst die auf eine bestimmte, gewuenschte Drehzahl. Die Eingangsleistung kannst Du messen. Wenn Du nicht ganz genau die Drehzahl triffst, dann vergleiche die n^3 Zahlen.Peter, wie messe ich denn die Eingangsleistung?

Ulrich Horn
20.06.2002, 02:52
Moin,

Peter hat recht.. es gibt keine Kennzahl. Die Charakteristik eines Antriebs wird durch ein Parameterfeld beschrieben. Bei gegebener Luftschraube etwa so:

Pw = Pw (Eingangsleistung, Drehzahl, Fluggeschwindigkeit)

Das ist eine Fläche im dreidimensionalen Raum. Sie ist, nebenbei bemerkt, äusserst mühsam zu ermitteln (zumindest braucht man einen Windkanal).

Man kann jetzt natürlich hergehen und sagen 'Mich interessiert nur ein Punkt auf dieser Fläche', und diesen willkürlich festlegen (zB Eingangsleistung = 400W, Drehzahl = 8000 rpm, Geschwindigkeit = 0).
Für diese 'Randbedingungen' lässt sich siche für viele Motoren ein Wert ermitteln, und der eine oder andere mag ihn 'Kennzahl' nennen. Mann muss sich aber darüber im klaren sein, dass dieser Wert für andere Betriebsparameter wenig aussagt (zB im Flug mit v <> 0).

So verständlich der Wunsch nach einfachen Kennzahlen bei komplexen Systemen ist, so heikel ist das in der Praxis.
Weniger informierte Menschen neigen dazu, eine solche Kennzahl als gültiges Kriterium anzusehen, ohne dabei die Hinweise 'gilt aber nur, wenn..' zu beachten. In der Folge beginnen Hersteller, ihre Produkte auf den (willkürlich gewählten) Betriebszustand der Kennzahl zu optimieren. In unserem Fall wären das Motoren mit optimiertem Standschub, was beim Fliegen aber eigentlich nicht gebraucht wird.

Immerhin kann man eine Näherung erreichen, indem man praxisorientierte Einsatzprofile festlegt, also die Randbedingungen für Fluggeschwindigkeit, Eingangsleistung und Drehzahl je nach Modell und Einsatzzweck bestimmt. Das sieht für einen Funflyer, einen Pylon oder einen Motorsegler sicher jeweils unterschiedlich aus, aber innerhalb dieser Profile kann man Antriebe nun schon besser vergleichen.

Die andere Möglichkeit, nach der Uli fragt, ist ein Berechnungsprogramm wie das von Wilhelm Geck. Auch bei mir hat sich mittlerweile ein ganzes Arsenal an Motoren und Props angesammelt, und mit einem solchen Programm läßt sich aus dem vorhandenen Material ein für einen bestimmten Einsatzzweck geeigneter Antrieb ermitteln.

Grüße, Ulrich Horn

Thommy
20.06.2002, 08:27
Hallo,

Original erstellt von Peter Rother:
Noch zu Getriebe:

Drehzahluebersetzung OK

Drehmomentuebersetzung nicht,

da Du Verluste im Getriebe hast und das nicht zu klein. Was zaehlt ist immer eine ganze Antriebseinheit zu messen, Motor+Getriebe
Das ist leider falsch, denn was für den Anwender zählt ist Motor, Getriebe , Luftschraube und Regler. Sicher hat ein Getriebe Verluste, diese werden aber im Normalfall durch einen besseren Wirkungsgrad der größeren Luftschraube mehr als kompensiert.

Ein Beispiel aus der Praxis für die Motorwirkungsgradfetischisten :
Einer meiner F3J Segler machte mit einem Kontronikbrushlessantrieb mit 3,7:1 Übersetzung und 13.5x7 Luftschraube ca. 800 Höhenmeter aus einem 10 zelligen Akku. Nach Wechsel der Übersetzung auf 6,7:1 mit 17x11 Prop konnte man unter identischen Rahmenbedingungen ca 1200 Höhenmeter erreichen.

Es kommt also nicht unbedingt auf die letzten 3% Motorwirkungsgrad an, sondern auf die richtige Anpassung.

Gruß
Thommy

Ralf P
20.06.2002, 09:34
als mit dem Berechnungsprogramm ELEKTRO kann mann schon relativ gut vergleichen, Kennzahl ist hier die Drehzahl der Luftschraube und damit die wellenleistung! Link: http://home.t-online.de/home/wgeck/

Armin Bock
21.06.2002, 21:47
Schön, wir sind uns also alle einig, daß bei der Antriebsauslegung neben dem Motor auch Akku, Regler, evtl. Getriebe, Propeller und die Modellauslegung eine Rolle spielen und keine einfache Kennzahl angegeben werden kann.

Beim Thema und der ursprünglichen Frage geht es aber um den Vergleich verschiedener Motoren. ;)

Nehmen wir mal die Daten vom Torcman 350-20 (siehe Link oben). Dieser Motor ist mit verschiedenen Windungszahlen erhältlich und dadurch für unterschiedliche Anwendungen geeignet. Das Produkt aus spezifischer Drehzahl und spezifischem Drehmoment ist unabhängig von der Windungszahl konstant (sogar überraschend genau). Offenbar darf man daher diesem Motor eine Kennzahl zuordnen, die gerade dem oben angegeben Produkt entspricht.
Dasselbe gilt sicher auch für Motoren eines Typs anderer Hersteller (Bei Plettenberg kann man das aufgrund vorliegender Messdaten nachvollziehen, bei anderen Herstellern wird es ähnlich sein).

Wenn das angestrebte Drehzahlniveau (Propelleranpassung) nicht erreicht wird, ist das auch kein Problem, da man das über unterschiedliche Windungszahlen, Polzahlen (sofern verfügbar) oder ein Getriebe ausgleichen kann.

Es geht hier doch nicht darum, den ultimativen Motor für alle erdenklichen Anwendungsfälle zu küren, sondern die Frage nach dem passenden Motor auf eine technisch nachvollzierbare Basis zu stellen.

@Uli:
Die Eingangsleistung ist das Produkt aus Spannung und Strom.

Gruß Armin

Christian Lucas
21.06.2002, 22:03
Hallo Thommy,
was ist den an Peters Aussage falsch?
Messe mal bei deinen Getrieben wie es Peter beschreibt und Du wirst sehen das auch hier sich zeigt das in Deinem Fall die größere Luftschraube
im zusammenhang mit der höheren Übersetzung den höheren eta erreicht.Und weiter ist es eine Tatsache das Getriebe Verluste haben und das sie
verschleißen und wartung brauchen,auch wenn die Luftschraube manche Getriebe verluste durch eine bessere anpassung wieder ausgleichen sind die Verluste da und wenn man die Wahl hat mit oder ohne Getriebe die gleiche Luftschraube anzutreiben ist die Antwort ganz klar für mich ohne Getriebe.Ich habe Jahrelang alle möglichen E-
Motoren mitentwickelt deren Ziel es war möglichst Getriebe zu vermeiden.Angefangen bei Fahrzeuganwendungen bis zum Turbogenerator der getriebelos von eine Gasturbine angetrieben wird.
Immer alles zusammen vermessen und beurteilen.
Akku-Steller-Motor-Propeller abgestimmt auf die
angestrebte Fluggeschwindigkeit bei möglichst hohen Eta des Prop´s.
Happy Amp´s Christian

tebi
28.06.2002, 14:23
Ralf,

Dein Vorschlag hat mich dann auch endlich mal dazu veranlaßt, mir das Geckprogramm zuzulegen.

Nach erster Durchsicht war ich äußerst erstaunt darüber, das dieselben Motoren an derselben Spannung und der vermeintlich selben Latte so unterschiedliche Drehzahlen aufweisen.
Bis ich dann erst merkte, dass Herr Geck immens viele unterschiedliche Luftschraubenmitnehmer mit unterschiedlichen Anstellwinkeln getestet hat.

Kann mir jemand sagen, warum er die Luftschrauben nochmals wieder mit so vielen unterschdl. Mitnehmern getestet hat?

Was bringt ein Mitnehmer mit vorgegebener Anstellung von z.B. 2,5 Grad? Da kann ich doch gleich eine andere Luftschraube nehmen?!

Es wird seinen Sinn haben. Obwohl ich ca. 15 versch. Antriebe habe ist mir diese Möglichkeit noch nicht zugegen gekommen.

Also, es möge mich bitte jemand aufklären.

[ 28. Juni 2002, 14:24: Beitrag editiert von: tebi ]

Thomas Stein
28.06.2002, 23:17
Tja, ich wär zum Bleistift an einer Klapplatte 12"-13"x <6,5" interessiert. Krieg ich aber nirgends, soweit ich weiss nur mit so nem Mittelstück und ner anderen Grösse zu realisieren.

Gruss,

Thomas