Wirkungsgrad: Innen- vs. Außenläufer

Ich frage mich, mit welchen Motoren man bei gleichem Gewicht, einen besseren Wirkungsgrad erzielen kann: Innen oder Außenläufer.

Wenn ich mich recht erinnere haben Motoren mit längerer Bauform einen besseren Wirkungsgrad. Außenläufer sind meist recht kurz. Demnach würden die Innenläufer das Rennen machen. Jedoch wenn man gleiche Drehzahlen erreichen will, benötigen die Inrunners ein Getriebe, das das eta mindestens um 1 bis 2% reduziert.

Oder kann man sagen, dass beide Systeme gleichwertig sind, wohlgemerkt bei gleichem Gewicht.

Ich weiß, ich stelle wieder unspezifische Fragen. Mir geht es dabei um geringe Leistungen und Drehzahlen zwischen 1500 bis max 3000rpm insgesamt, nicht pro Volt. Also würde dann auch der Außenläufer eine Untersetzung benötigen, wenngleich auch keine so starke.

GC schrieb:

Wenn ich mich recht erinnere haben Motoren mit längerer Bauform einen besseren Wirkungsgrad. Außenläufer sind meist recht kurz. Demnach würden die Innenläufer das Rennen machen.

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Die Baulänge des Gesamtsystems sagt ja erstmal nicht viel aus, wichtig ist die Länge des Stators,
und bei gleicher Statorlänge ist ein Innenläufer zwangsläufig länger als ein Außenläufer, schon
wegen der Lage des Lagerschilds im Inneren des Rotors des Außenläufers, welches beim Innenläufer
noch "hinten dran" montiert ist.

Heiko,

Du hast Recht! ich meinte natürlich die Statorlänge und nicht die Motorlänge.

Hallo Gerhard,

zweipolige Innenläufer haben weniger Eisenverluste, da sie keine Eisennuten haben.
Aber man braucht ein Getriebe, denn durch den breiten Wicklungsspalt (Luftspaltwicklung)
ist das Magnetsystem relativ schwach und daher drehen sie recht hoch.
Also ein kleiner sehr hoch drehender Innenläufer mit stark untersetztem Getriebe (Stirnrad oder zweistufiges Planetengetriebe) ist vermutlich am besten.

Aussenläufer mit hoher Windungszahl (niedrigem KV) schlagen sich gerade bei kleinen Leistungen und Drehzahlen recht gut,
während die Maximalleistung sehr begrenzt ist (die ohmschen Verluste halten sich wegen der geringen Leistung in Grenzen,
die Eisenverluste wegen der geringen Drehzahl).

Ähnliches gilt für mehrpolige Innenläufer mit Nutenwicklung und relativ vielen Windungen / niedrigem KV.

Einfach mal in Drivecalc anschauen, wie sich bei Erhöhen der Windungszahl bei ansonsten gleichem Motor das Wirkungsgradmaximum nach links oben verschiebt, die Eta Kurve jedoch im Bereich höherer Leistungen stärker abfällt.

Viele Grüße,

Georg

Hi zusammen,

Also, wenn das Gewicht bei beiden Antriebe gleich sein soll, dann hat im System gesehen, der Außenläufer die Nase vorn. Warum im System, du darfst die Luftschraube nicht vergessen. Bei gleicher Maße erzeugt der Außenläufer ein höheres Moment, da er einen größeren Radius hat, zur Drehmoment Erzeugung. Somit kann dieser Antrieb eine größere LS antreiben.

Thomas,

Du betrachtest den Wirkungsgrad des Gesamtsystems, Motor plus Luftschraube. Mit Hilfe eines Getriebes können wir die Drehzahl bei beiden Systemen gleich halten und auch den gleichen Prop benutzen. Ich frage mich, welches System hat dann den größeren Wirkungsgrad?

Hi GC,

Immer das System mit der größeren Luftschraube!

Hallo,

so einfach kann man das mit dem Prop nicht sagen, es hängt auch von der Steigung der Luftschraube ab.

Nur so ein Beispiel: Ein schwebender Heli hat sicher eine große Luftschraube - aber der Wirkungsgrad ist 0, da er nicht steigt
(und durch die Blattverstellung ist die Steigung des Rotors in diesem Zustand sehr gering).

Der optimale Arbeitspunkt einer Luftschraube ist in der Regel bei ca. 80% der Pitch-Geschwindigkeit
(diese errechnet sich in m/s durch folgende Formel: Steigung (in Zoll) * 0,0254 * RPM * 60).

Wenn bei diesem Arbeitspunkt die Luftschraube den für das Steigen benötigten Schub bietet (steigwinkelabhängig), steigt man optimal -> d.h. sehr viel hängt von der Wahl des richtigen Steigwinkels ab.
Luftschrauben mit einem Verhältnis von Steigung zu Durchmesser (H/D) < 0,5 haben einen niedrigeren Wirkungsgrad am optimalen Arbeitspunkt - dieses Verhältnis sollte man für einen energieeffizienten Antrieb nicht unterschreiten.
Luftschrauben mit einem Verhältnis von Steigung zu Durchmesser (H/D) von 1 haben einen relativ breiten Bereich mit gutem Wirkungsgrad, brauchen aber auch viel Leistung.

Aber ich denke, Gerhard geht es nur um den Antrieb, nicht um die Luftschraube (die ist schon gegeben).

Ich habe mal ein DriveCalc Beispiel eingefügt, das zeigt, dass auch ein Außenläufer um die 80% Wirkungsgrad bei niedrigen Leistungen erreichen kann.




Mehr ist denke ich eh nicht drin (es sei denn vielleicht mit einem Glockenankermotor).

Viele Grüße,

Georg

Hallo und Danke allerseits,

anscheinen habe ich mich etwas missverständlich ausgedrückt. Ich versuche es noch einmal zu präzisieren.

Gegeben sei ein fester Propeller und eine gewünschte maximale Drehzahl zwischen 2000 bis 3000rpm. Beide Motoren, In- undd Outrunner, müssten also untersetzt werden. Motor und Getriebe sollten möglichst leicht sein. Jetzt definiere ich weitere Randbedingungen als Beispiel, um die eine Vergleichbarkeit zu erreichen: max 100g, Spannung habe ich mir bei 2S vorgestellt. Die Leistung ca 50W.

Bei welchen Antrieb erreiche ich nun einen höheren Wirkungsgrad? Gibt es hier von den Systemen Vor- bzw. Nachteile?

P.S.: Georg, den von Dir aufgeführten Motor habe ich noch nicht in Betracht gezogen. Er hat wirklich ein gutes eta.

Hallo Gerhard,

bei einem Motor dieser Größe wirst Du kaum über 80% Wirkungsgrad erreichen...

Ich denke, die 80% bei kleinen Leistungen "anzukratzen" ist sowohl mit einem
Innenläufer als auch mit einem Außenläufer möglich.

Das sollte die DriveCalc Rechnung für einen Außenläufer zeigen -
für einen Innenläufer (LMT1020) sieht das Wirkungsgradmaximum nicht groß anders aus.

Viele Grüße,

Georg

wirkungsgrad

wirkungsgrad

hallo gerhard,gehts um solarflug oder dauerflugß?ich denke,kapp 90%sind mit 90gramm motor(lmt1515/...)erreichbar so ab 20 windungen im dreieck oder 80% beim al ab 70 gramm gewicht(tiger motor fuer multicopter)das getriebe wiegt gleich und das modell auch?ist da noch reserve vorhanden?gruß holger

Hallo Holger,

es geht um Solar (rund 900g Abfluggewicht) und Dauerflug (knapp 300g). Bei 900g ist natürlich die größere Reserve.

Ein LMT 1515 mit 5:1 ist schon in meinem Besitz und mit 131g kein Leichtgewicht. Mit dem kleineren LMT 1020 kann man laut Drivecalc nur geringere etas erreichen.

Anscheinend kann man von der Theorie nicht sagen, ob ein Innen oder Außenläufer die bessere Lösung sei? Ich dachte nur, weil Innenläufer einen längeren Stator haben, dass hierdurch evtl. eine Überlegenheit gegenüber den Außenläufern resultieren könne.

Hallo zusammen,

hier herrscht ja eine sehr gute Diskussion .

Also wenn fast alles festgelegt ist, werden sich die beiden Antriebskonzepte nicht viel nehmen.

Leider gilt die allgemeine Aussage nicht, dass ein längerer Rotor bzw. Statorpaket prinzipiell besser ist. Es gibt eine Faustformel (ganz grobe Annahme): Wenn das Verhältnis von Statordurchmesser zu Rotorlänge 1/1 ist, spricht man von einer guten Gewichts- und Drehmomnetsauslegung. Die langen "Wurstmotoren" wie auch die Scheibenläufer haben dies nicht! Dafür haben sie andere Vorteile.

Wenn Du wirklich einen guten Wirkungsgrad haben möchtest, würde ich mir das Thema LS noch mal ganz genau anschauen. Da gibt es signifikante Unterschiede!

Aussensäufer bringt nur ohne Getriebe Vorteile.

s.nase schrieb:

Aussensäufer bringt nur ohne Getriebe Vorteile.

Zum Vergrößern anklicken....

... wie geht das?

Super Kommentar

Super Kommentar

s.nase schrieb:

Aussensäufer bringt nur ohne Getriebe Vorteile.

Zum Vergrößern anklicken....

deswegen sind auch die PeggyPepper so gut !