Flüssigkeitskühlung für Statoren

Moin Sebastian

Das kannst Du wunderbar in gewissen Grenzen mit dem Wicklungs - Reconfigurator am DriveCalc simulieren

Verlustleistung im Auge behalten, und Füllgrad per dem Wire/Statorcalculator immer gleich halten.

Wenn Du unter dem Diagramm auf das A für Ampere klickst erscheint ein P für Watt, das ist besser wenn Du zusätzlich noch mit unterschiedlichen Spannungen vergleichen willst. Besser feste Spannung statt Akku auswählen.




Wasserkühlung in einem Speeder ist m.E. kontroproduktiv, technisches Limit ist das Gewicht, dafür besser eine Akkuzelle mehr und/oder einen grösseren Motor(=grössererProp=besserer Eta + weniger Schallenergie in der Umwelt) wird man meist wohl mehr erreichen.

Gegen zu heisse Motoren hilft es den Motor aussen anzubringn, darum heisst es ja auch Aussen-Läufer, weil er Aussen läuft, und nicht wie der Innen-Läufer, der dazu verdamp(f)t ist, innen im Rumpf zu laufen. (sprich; Ahhhh wie Aussenläufer, oder Ihhh wie Innenläufer)

Weiter hilft eine Alu-Stecknase, statt eine aus Plaste, ergibt einen mächtigen Kühlkörper im Luftstrom frei von jeden aerodynamischen Verlusten, frei elektrischen Verlusten (Pumpe), frei von Basteleien (Kühlsystem), damit die Sache auch alltagstauglich bleibt.

Bei einem Boot ist ja überall Wasser, aber kein Gebläse an der Rumpfnase, da macht das dann Sinn

Das mit der "Stecknase" als Kühler wird doch schon gemacht - heisst bei uns aber "Aussenbecher".
Hier ein Vorläufer noch mit innensteckendem Rand.



dazu noch den Luftstrom im Motor in Flugrichtung gedreht:



Das Aufsteckeil für den Rumpf braucht man nur genau so lang machen, wie es wirklich nötig ist. Dann schleppt man kein unnützes Gewicht mit.
Es gibt auch sehr leichte Magnesiumlegierungen....

Noch ein Tip:
einfach mal ein Fluglog mit U und I hernehmen, und per R =U / I ausrechnen, wie sehr sich der Gesamtwiderstand des Antriebstranges erhöht. Also Widerstand an Fluganfang und an Flugende vergleichen.
Machen wir schon länger so. Das Ergebnis wird die eingefleischten Theoretiker sicher überraschen.
Damit sieht man sehr schön, was die Kühlmaßnahmen wirklich bringen bzw. bringen könnten.
Die mit 400-500km/h vorbeiströmende Luft kann im richtigen Leben ne ganze Menge leisten.

Hallo Holger !

Danke für den Tipp. der DC war auch meine erste idee, der hat aber nicht die benötigten Daten, im Diagramm.
Ich bräuchte nicht nur die Leistung und Kostante Spannung, sondern auch Konstanten Strom einstellbar und Drehmoment (also eher Variable Last bei konstanter Eingangsleistung)
Ich will ja Drehmoment pro cm² Wirkfläche zu Wirkungsgrad mappen.
Dass dann bei verschiedenen Wicklungen.

Ach so - noch etwas : Es geht hier nicht um Wasserkühlung für Speedantriebe (ging es mir eigentlich von anfang an nicht- das hat die Speedpolizei eben nicht begriffen ) , sondern um Wasserkühlung für Statoren.
Nach der Party im Speedforum hab ich aktuell kein interesse mehr an E-Speed auf Wettbewerben. Den 250g Speeder bau ich noch zuende, wenn er schwerer wird - who cares- das wird für mich ein übungsmodell- bekommt er halt nen Schild. Verbrenner mach ich aber noch (der Getriebe-V). Habs einfach nicht nötig mich in der knappen Freizeit auch noch blöd anpflaumen zu lassen.
Dafür hab ich dann genug anderes zu tun.

Viele Grüße,
Sebastian

P.S.:@ Christian :
Ich sag ja nicht das der Luftstrom nichts bringt, im Motor ist der aber falschrum - Das Interne Gebläse arbeitet gegen den Luftstrom von aussen.

Rennsemmel schrieb:

P.S.:@ Christian :
Ich sag ja nicht das der Luftstrom nichts bringt, im Motor ist der aber falschrum - Das Interne Gebläse arbeitet gegen den Luftstrom von aussen.

Zum Vergrößern anklicken....

Okay, hab's Thema verfehlt.

Dennoch trotzdem nochmal zur Verdeutlichung unseres Ansatzes: Das "innere Gebläse" ist bei diesen Aussenläufern lediglich eine Struktur auf dem Glockenboden. Da die die Luft durch den Luftspalt und die Wicklung saugen müsste, wird ihre Wirkung massiv überschätzt. Ein einfacher Rauchtest am Motor zeigt sehr schön, was da an Strömung wirklich durchläuft.
Eigentlich dient der vermeintliche "Radiallüfter" mehr dazu, die vorderen Wicklungsköpfe im Heli unter der Haube schön mit wirbelnder Luft zu versorgen.
Wenn man den Glockenboden aber bearbeitet wie in Beispiel 2, ist davon nix mehr über und die Luft wird mit 4-500km/h in den Motor gedrückt.

Hallo Christian :

Kugellager dichten durch den Auftrieb, die die Kugeln bei Rotation erzeugen auch irgendwann Luftdicht ab. Dahinter kann man dann sogar ein recht gutes Vakuum ziehen.
So geschehen bei Vakuumgießmaschienen. 12k-rpm und ein Lager mit 10 innen.
Den effekt hast du sicher auch noch ein bisschen.

Viele Grüße,
Sebastian

Moin
Kupferverluste ist = I² x R

Bestehend aus U = P / I und I x R = U
zusammengeführt: P / I = I x R
gekürzt um x I ergibt P = I² x R

Pi x Daumen x Hausecke steigt der R der Wicklung um 4% pro 10°Kelvin (?!)

ergäbe über Daumen gepeilt bei einem Motor mit mutmasslichen Daten 50V 200A 5mOhm etwa ein halbes Prozent das durch die Hitze verloren gehen kann.
Andere Beispiele, andere Werte, andere Ergebnisse....


edit, zum anpeilen hab ich ne Excel angepimpt, könnte man natürlich auch genauer machen... Anhang anzeigen PiXDaumen.xls

Sebastian,

hast Du denn nun einen der vorgeschlagenen Entwürfe schonmal durchgetestet? Fabulieren kann man ja bis in die Unendlichkeit... Christian hat sich auch nicht mehr gemeldet...
Ich seh das ganz genauso wie Holger: wozu soll ich ein Kühlmedium in die Luft mitschleppen, Pumpen, Druckbehälter oder was immer, wenn bei ordentlicher Auslegung die Luft als Kühlmedium über eine Akku-Entladung dicke ausreicht? Wenn sie nicht ausreicht ist eh was im argen...
Für Drehmomentanhebung gibt es ein ganz tolles Mittel, nennt sich Getriebe

Gruß, Rene

Hallo,
mit den Berechnungen zum Widerstand kann etwas nicht stimmen. Ich kenn noch die Zeiten mit den 0,3mm Blechen. Der Leistungseinbruch nach Erwärmung war extrem und letztlich die limitierende Größe.

VG

Moin Steve

Hier ganz einfach eintippen: https://wetec.vrok.de/rechner/cspezir.htm
Unten der WikiLink, dort finden sich die Formeln. Meine Pi x Daumen Rechnung ist da eher gar etwas in Richtung pessimistisch.
.

Bist du Dir sicher das Deine Einbrüche nicht vom Akku kamen ? Der wird in einem wesentlich höherem Maße um ein vielfaches hochohmiger mit zunehmender Entladung.

Edit, Leistungseinbruch ist nicht gleich Wirkungsradverlust, wenn der Spannungsverlust in der Wicklung steigt, marschiert der Strom natürlich mit nach unten, wodurch aber der Wirkungsgrad nicht schlechter wird, das ist eher eine geringe Arbeitspunktverschiebung sie noch dazu kommt. Die Verschiebung durch den nachlassenden Akku ist auch da immens größer, so das dies am Motor nur am Rande des Ganzem passiert.

Hallo Holger,
mein Eindruck war immer, dass mit zunehmender Temperatur der Wicklung der Widerstand anstieg und einfach nicht mehr so viel Strom durchging. Für mehr Leistung brauchte es dann einen dickeren Motor. Damit verschob sich der Punkt des Leistungseinbruchs dann etwas nach hinten bei der Flugzeit. Deshalb habe ich die Lipos bei der Betrachtung außer acht gelassen.
VG

Hi Steve
Man muss es immer zu der eigenen Abstimmung hin beachten, ein höherohmigerer Motor, bei dem sich die Verlustverteilung eher in Richtung Kupfer statt in Richtung Eisen bewegt, reagiert auch stärker auf die Tempschwankungen als ein niederohmiger. Darum sind Ralph seine langsamdrehenden Riesenlöffel-Speedmotoren auch eher kleine Abstimm-Kunstwerke, für die Meisten ist das kaum zu nachzuvollziehen. Es läuft am Ende immer wieder auf dieselbe Gratwanderung der Verlustverteilung hinaus.
Da kommt dann auch die Abstimmung Hohe Spannung vs hoher Strom nett zu Tage, einfach mal eintippen die Daten.

Hallo !

Ja, an dem Stand, dass ein Low RPM Motor vermutlich gut ist bin ich auch gerade, und dass die Abstimmung schwierig ist auch. Wie die Verluste im Detail sich verhalten muss man halt mal messen. Das ist mit WK sicher anders.
Deshalb kann eigentlich aktuell auch keiner sagen, ab wo das alles sinn ergibt. Man muss halt mal eines bauen.
Darum auch schon im Eingangspost die Bitte, die Fragen zum wie zu klären und nicht ständig sich die Köpfe einzurennen wegen des ob oder warum. Wenn das Kupfer nicht das Problem ist- super, können wir dünner werden mit dem Draht.
Den Strom kann er dann mit der Kühlung ja ab.
Idee wäre ja, so ein langsames Drehmomentmonster zu bauen, was aber für die gleiche Drehzahl und Leistung kleiner sein kann.
Wenn man aber (mal aus der Hüfte geschossen) einen 3226er Scorpion mit 0,7er Draht auf 300 RPM/Volt Wickelt und dann die Wicklung unter Wasser setzt wäre es schon mal interessant, wie weit man da mit 10s und irgendeiner Riesenklapplatte kommt bevor das Motordrehmoment sagt ich will nicht mehr. Getriebe will ich eigentlich nicht. Frage ist halt dabei, wie weit kann man das Drehmoment auf die Spitze Treiben.
Ansonsten, wie schon gesagt, es geht nicht um einen Speedmotor, sondern um Motor mit Wasserkühlung.

Viele Grüße,
Sebastian

Hallo Sebastian
Vorsicht Stolperfalle.
Wenn Du zugunsten der Kühlung den Drahtquerschnitt nennenswert verringerst, zwecks Kühlung innerhalb der Wicklung, oder warum auch immer, dann machst Du den Motor kalt bereits schon schlechter, als er es kochendheiss jemals sein würde (im Falle der allermeisten typischen Modellflugmotore!). Das wäre kontraproduktiv.

Ein Trick wäre, die Eisenweg zu kürzen (kürzere Hammerstiele) dadurch benötigst Du auch weniger Windungen mit kürzerem Draht (Formeln für Induktion und Fluss >> Spulenlänge), und verschlechterst damit die Verhältnisse nur wenig (da leider der Weg durch Magnete und Rückschluss nicht mit kürzer werden). Dann hast Du dahinter Platz für Kühlung, und das sinnigerweise ausserhalb des Magnetkreises.

Praktisches Beispiel wäre z.B. der Hacker Q80 oder die RotoMax Motore von HK; dort ist innen im Stator Luft, hier könnte man die Kühlung in diesen Aussparungen platzieren.



quelle: http://www.jystatorrotor.com

Umgekehrt beim Innenläufer, da kühlt man ja ausen auf dem Gehäusem auch auserhalb des Magnetkreises.



BTW die andere Frage die mich brennend interessiert: Wie kühlt man Wasser in einem Flugmodell ? ? ?
Man leitet also die Wärme ins Wasser, statt den Antrieb im Flugwind zu kühlen, um das Wasser dann an anderer Stelle im Flugwind zu kühlen ? ? ?

Hi,
mal melden. Am besten wäre es Hammerkopflose Statoren zu verwenden und die Eisenstiele so breit wie möglich zu gestalten um ordntlich Fluß für ein höheres Drehmoment tragen zu können. Die Spulen sind dann von Aussen einschiebbar und durch die möglichkeit vorher die Drähte in Sechseckform zu verpressen oder gar Blachspulen zu verwenden wird der Spulenwiderstand nicht höher sondern bleibt wie zuvor bei einem gleichgroßen Stator mit normalen Wickeldraht oder wird sogar geringer. Ab 45 mm Statordurchmesser geht das auch auf. Kupferblechspulen könnte ich jetzt auch Lasersintern in einem Stück.
Und schau , der Christian Erd machts richtig mit der Luftströmung . Man kann ja ganz einfach den Staudruck ausrechnen und einen Motor abdichten und gegen eine Wasssersäule blasen lassen. Da wird seühr schnell klar das der Lüfter innen in der Glocke keine Chance hat. Habe auch einen Testmotor mit andersherumer Kühlung am aufbauen. Die Spinnerkappe muss ich noch ein paar Tiefziehen und anpassen die Durchsichtige ist das Urmodell. Der Lüfter sitzt nun auf der Aussenseite und hat etsprechende Bohrungen zum Stator hin. Die Luft wird somit direkt auf den Stator befördert. Der Aluspinner ist nicht lang genug für die Lüfterblätter. An sich braucht es ja keine Motorwelle und auch keine Glockenböden. Zwei Ringlager vor und hinter dem Stator , ein CFK Rohr mit Halbachmagnetsystem , das wäre ausreichend und alls voll im Kühlluftstrom Aussen laufend. Mit einem Spinner der sich nicht mehr mitdreht bestimmt man dann die Kühlluftmenge die durch den Stator geht.

Beim Flüssig gekühlten kommt auch noch etwas nach , habe da eine Peristaltik Pumpe die an den Motor angebaut wird. Ein Flüssig gekühlter Motor kann halt die Leistungen wie sie die Speedmotoren aufrufen nicht nur für ein paar Sekunden verdauen. Beim reinen Speedmotor könnte man auch über eine Verdampferkühlung nachdenken mit kleinem Druckgefäß aus dem Wasser je nach abdampfmenge nachgedrückt wird oder gar nur ein Wassernebel erzeugen dazu könnte man die Motorwelle als Pumpe misbrauchen und bräuchte für die kurzen Einsatzzeiten nur sehr wenig Wasser.

Happy Amps Christian

Hallo Christian
Beim Speedmodell müsste ich dann aber für das Mehrgewicht der Kühlung z.B. den 4535 gegen einen 4525 tauschen, um wieder unter die 75g/dm² Flächenbelastung zu kommen, dann geht die Rechnung leider wieder anders aus. (Irgendwas ist ja immer; die Piloten kämpfen nicht selten um das letzte Gramm im Flieger))

Bei einem grossem Schlepper, der z.B. eh Gewicht in der Nase braucht, um den Schwerpunkt einzuhalten, da kann man sowas evtl machen.
Bei einem Freund in seinem >7Kg 3D Modell haben wir einen (dafür) winzigen und gut gewickelten Pyro850 in der Nase, der macht im Stand über 12Kg Schub bei ca 50A an 12s ohne Getriebe (die 3D Flieger und Copterleute rechnen so, im Null-% Prop-eta-bereich die sogenannte Prop-Schubeffizenz), die Haube ist ähnlich wie die einer Extra, hinter den beiden Löchern neben dem Motor sitzen dicke Alukühlkörper die direkt mit dem Statorträger verbunden sind, der Motor ist hinterspantig direkt an der verstärkten Motorhaube, so bleibt der Motor fast kalt, und die Akkus dürfen mangels blöden "Motordom" nun auch ganz vorne Platz nehmen.

Hi Holle,
nee neee neeee. Ein Akku 5 Ah 36 Volt hat 180 Wh somit 648 kj Energie. Ein Liter Wasser benötigt zum Verdampfen 2088 kj.
Wenn man bei 85% Antriebswirkungsgrad somit 15% Energie zum Verdampfen zur Verfügung hat sind das 97 kj , damit kann man dann ein Schnappsglas also 46 ccm verdampfen. 4525 wiegt 515g , 4530 wiegt 589g . Allein für den Gewichtsunterschied kannstde schon mal locker das mit dem Wasser kühlen und der Motor verträgt halt beim Flüssig gekühlten Leiter viel höhere Ströme. Der kleinere macht den Großen dermassen Nass .

Happy Amps Christian

Na Christian,

glaubst du wirklich, Deine älteren Ansagen sind alle schon wieder vergessen?
Was haben die paktischen Messungen mit deinem Flüssigkeitsflächenkühler denn so an Daten gebracht?
In welchem Flieger hast Du getestet?

Was ist aus deinem wassergekühlten U250g Ringflügel geworden?
Erinnerst Du Dich, der mit Deinen "Super" e-maxx mit der Werks-Edelbewicklung?

Schon wird wieder ne neue Sau durchs Dorf getrieben.
Da fragt man sich wirklich, wo Du blos die ganzen Viecher so schnell herkriegst?

Hallo !

@Holger: Danke für die Erläuterungen und den Link zu der Statorbude. Kann man da als Endkunde sinvolle Mengen bestellen ? b.z.w. Hast du da schon mal was bestellt ?

@ alle : wie schon gesagt - Speedmotor ist ja nur eine Anwendung von vielen. Wenns wieder zu sehr Kindergarten wird bitte ich Gerd hier zuzumachen.

Viele Grüße,
Sebastian

Hi Christian,
etwas kryptisch dein Post. Schreib doch mal Klartext. Vom Wassergekühlten Quadrocopter habe ich nie etwas gesagt , sondern nur das ich soetwas für die unter 250g Klasse machen würde. Alles andere mache ich jetzt aber ohne Euch hier.
Den Motor wie du in ein paar Post vorher zeigst is ja das was ich seit Jahren vortrage und der ist noch lange nicht Konsequent designed.Wie gesagt das ganze Alu und Wellenzeugs braucht es nicht.
Und mit der Verdampferkühlung braucht es keine Öffnungen um Luft einzulassen . Den Dampf darfst du sogar als Vortrieb nutzend per Düse auslassen.

Happy Amps Christian

erdt schrieb:

Was haben die paktischen Messungen mit deinem Flüssigkeitsflächenkühler denn so an Daten gebracht?
In welchem Flieger hast Du getestet?

Zum Vergrößern anklicken....

Was daran ist "kryptisch"?

Mit dem u250g muss ich nochmal nachlesen, ob dort nicht doch auch die Wasserkühlung ins Spiel gebracht hattest. Mir war so, kann mich aber auch irren. Okay, ist ein Speeder und damit in diesem Thread irrelevant. Bin trotzdem auf das Ding gespannt


Die Buntstiftzeichnung von deinem Hohlwellenmotor hast Du vor 7-10 Jahren schonmal gezeigt.
Wie weit bist Du denn inzwischen mit diesem Projekt gekommen?