Motorwahl im 3D Heli und deren Ã?bersetzung

[Heli87]

Hallo
Mal eine generelle Frage und da wäre es mir ganz Recht, wenn man das Ganze recht Allgemein halten würde.
Es geht um die Wahl der richtigen Kv Zahl eines Brushless Motors in einem 700er / 800er 3D Heli.

Ist es nun am besten das Ritzel so klein wie möglich zu wählen und dafür einen höher drehenden Motor zu nehmen.
Oder aber sollte man den Motor lieber so wählen, das man ein Ritzel mittlerer Größe für seine Wunschdrehzahl hat und man so nach Oben und Unten noch etwas Spielraum über die Regleröffnung hinweg hat?

In meinem Fall stehen 2 Motoren zur Wahl, der eine mit mehr KV, der andere mit weniger.
Bei dem mit mehr KV müsste man ein 13er Ritzel nehmen, bei dem mit weniger Kv ein 15er Ritzel.

Rein rechnerisch komme ich so bei beiden Motoren auf das selbe Drehzahlspektrum mit identischer Regleröffnung.

Doch was ist nun besser?

Habe z.B. gelesen das zu kleine Ritzel das Hauptzahnrad mehr belasten.
Anders herum ist der Motor mit dem kleinen Ritzel wohl etwas Drehzahlsteifer.
Dann käme noch die Sache mit den Stromspitzen am Regler bei unterschiedlicher ßbersetzung.

Oder kann man das ganze Pauschal am ßbersetzungsverhältnis festmachen.
Also 1:XX ist alles im Rahmen und ab 1:XY wirds kritisch?

Gruß Torsten

[TheFox]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Bin auch auf die Experten-Meinungen gespannt. Bisher war ich der Ansicht, dass diese beiden Fälle:

Bei dem mit mehr KV müsste man ein 13er Ritzel nehmen, bei dem mit weniger Kv ein 15er Ritzel.
Rein rechnerisch komme ich so bei beiden Motoren auf das selbe Drehzahlspektrum mit identischer Regleröffnung

ebenbürtig wären.

[Thomas L.]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Hallo Torsten,

in deinem Fall mit nur 2 Zähnen Unterschied fällt mir zuerst die Frage ein, hat der Heli eine einfache oder doppelte ßbersetzung ?

Grüßle Thomas

[Heli87]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Er hat ein einstufiges Getriebe.

Beim 13er Ritzel wäre die ßbersetzung 1:10, beim 15er Ritzel 1:8,67.

Gruß Torsten

[<<Philipp>>]

Prinzipiell erfordert die kürzere ßbersetzung weniger Drehmoment vom Motor, weil (die bei gleicher Rotordrehzahl gleiche) Leistung dann über die Motordrehzahl entsteht. Solange es der Motor aushält, ist das der bessere Weg, weil damit in der Regel auf der elektrischen Seite geringere Belastungen auftreten, geringere Ströme fließen.

Theoretisch ist natürlich ein kleineres Ritzel stärker belastet, was aber praktisch kaum einen Unterschied machen sollte.

Ich würde den schnelleren Motor mit dem 13er nehmen!

LG, Philipp

[lottacustoms]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Hallo,

wenn Du flexibel für spätere Modellwechsel bleiben möchtest,
dann würde ich eher beim Mainstream in der KV Zahl bleiben.

Also so um die 500-560KV, falls der Heli beim 700er bleibt, falls er streckbar ist
auf 750 oder 800 dann würde ich eher zwischen 400-450Kv bleiben.

Gruß
Marco

[Heli87]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Im speziellen dreht es sich bei den ßberlegungen um einen Pyro 900 - 39 bzw. Pyro 900-45 an 14S für einen Shape S8.

Nur mit dem 13er Ritzel bin ich bei 80% Regleröffnung und dem 450KV Motor schon bei 1850 U/min.
Mit Umritzeln ist dann im Fall der Fälle nix mehr.
Der 390Kv ist dagegen halt ziemlich exotisch, würde aber mit 15er Ritzel noch Spielraum bieten, da es auch ein 16er und ein 14er Ritzel gibt.

Gruß Torsten

[Johnny]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Bisher war ich der Ansicht, dass diese beiden Fälle ebenbürtig wären.

In erster Näherung, solange man Innenwiderstände vernachlässigt, ja.
Praktisch, leider nein.

Die Drehmomentkonstante Kt eines Motors berechnet sich durch Kt=60/(2*pi*Kv) und hat die Einheit [Nm/A], was bedeutet dass wenn die Geschwindigkeitskonstante sinkt, das erbrachte Drehmoment pro Ampere steigt.
Ohne Innenwiderstand ist das alles super, kleines Gedankenexperiment:

Heli 1:
Kv1 = 500 RPM/V
Kt1 = 60/(2*pi*Kv2) = 0.01910 Nm/A
ßbersetzung n1 = 5

Heli 2:
Kv2 = 1000 RPM/V
Kt2 = 60/(2*pi*Kv2) = 0.00955 Nm/A
ßbersetzung n2 = 10

Das bedeutet der Motor von Heli 1 liefert bei demselben Strom das doppelte Drehmoment von Motor 1, dreht, gleiche Leistung angenommen, aber nur halb so schnell.

Dann bekommst du bei einem Strom von, sagen wir, I=100A folgendes Rotordrehmoment:

Heli 1: Kt1*I*n1 = 9.549 Nm
Heli 2: Kt2*I*n2 = 9.549 Nm

Ausschließlich davon ausgehend ergeben diese beiden Setups exakt dasselbe Rotordrehmoment bei gleichem Strom.

Wären die Innenwiderstände der Motoren null, würden sich die beiden Setups quasi identisch fliegen, beide Motoren würden dieselbe Leistung liefern- da der Innenwiderstand aber nicht null sein kann, funktioniert das in der Praxis nicht.



Es stellt sich das Problem, dass bei zwei ansonsten identisch gebauten Motoren mit sinkender Drehzahlkonstante sich der Widerstand des Motors erhöht, da mehr Wicklungen auf den Stator gebracht werden müssen. Es fällt mehr Spannung bei gleichem Strom ab, wodurch die Leistung sinkt, die Drehzahl bricht stärker ein. Es muss mehr Strom gezogen werden um die Drehzahl zu halten, was aber u.U. nicht möglich ist, mehr Hitze wird produziert, etc.

Und damit sind wir beim springenden Punkt angekommen: In diesem Experiment wird sich in der Praxis der kürzer übersetzte Antrieb drehzahlsteifer zeigen, da der Motor in der Regel mehr Leistung liefern kann, da weniger Spannung über den Motorwiderstand abfällt.

Was lernen wir daraus? Auf die Leistung der Motoren schauen hilft bei dieser Entscheidung

[Heli87]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Verseteh ich das richtig, das du die Variante mit hoher Kv Zahl und kleinem Ritzel bevorzugen würdest, da der Motor bei Flügen mit geringer Regleröffnung effizienter läuft?

Gruß Torsten

[TheFox]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Nein, die Regleröffnung wäre in etwa identisch. Aber der höher drehende Motor hat weniger Kupfer-Wiederstand.
Die kleiner geritzelte Lösung ist die bessere, das hab ich verstanden.

Danke für die Erklärung!

[Polten Sepp]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Heli 1:
Kv1 = 500 RPM/V
Kt1 = 60/(2*pi*Kv2) = 0.01910 Nm/A
ßbersetzung n1 = 5

Heli 2:
Kv2 = 1000 RPM/V
Kt2 = 60/(2*pi*Kv2) = 0.00955 Nm/A
ßbersetzung n2 = 10

Woher hast Du all dieses Wissen? Du scheinst nicht nur in die Koranschule gegangen zu sein.

[Crashpilot1977]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Wenn man weiß wonach man googeln muss. Ansonsten Prof.Georg Elektrotechnik ein über 1000 seitiges Werk.

[diabolotin]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Bei Motoren einer Größenklasse wird der mit mehr KV die höhere Leistung zur Verfügung stellen.
Siehe auch z.B. Datenblattangabe beim Pyro 650:

Pyro 650-53 mit KV 530 Umdrehungen pro Volt
2 kW Leistung (und 36 mR Innenwiderstand)

Pyro 650-103 mit KV 1030 Umdrehungen pro Volt
3 kW Leistung (und 12 mR Innenwiderstand)

Der Motor mit höherer KV und kleinerem Ritzel wird damit die Drehzahl besser halten können (oder der Motor mit weniger KV muss eine Größenklasse höher sein).
Das Motorritzel sollte noch genügend Zähne (groß genug) im Eingriff des folgenden Zahnrades bzw. Riemen haben, um die Leistung auch mechanisch weitergeben zu können.

[<<Philipp>>]

Dimensionsbetrachtung:

Kraft = Masse x Beschleunigung
Arbeit = Kraft x Weg
Leistung = Arbeit / Zeit

Wenn ich Kraft über eine bestimmte Strecke wirken lasse, verrichte ich Arbeit.

Wenn ich viel Arbeit in einer bestimmten Zeit verrichte, erbringe ich eine hohe Leistung.

Die Einheiten dazu:
Masse: Kilogramm, kg
Kraft bzw. Gewicht: Newton, N
Weg: Meter, m
Arbeit: Joule, J
Zeit: Sekunde, s
Leistung: Watt, W

Ein Kilogramm Masse wiegt unter Einwirkung der Erdbeschleunigung von 9,81m/s² ebensoviele, nämlich 9,81 Newton. Anders gesagt, ein kg Masse entwickelt auf der Erde die Gewichtskraft von 9,81N

Wird 1 Newton einen Meter hoch gehoben, wird dabei die Arbeit von einem Joule verrichtet. Anders gesagt, dieser Vorgang ergibt die Arbeit von 1Nm, entsprechend 1J.

Ein Watt wird geleistet, wenn die Arbeit von einem Joule in einer Sekunde verrichtet wird. Also 1W entspricht 1J/s, oder 1Nm/s.

Das war jetzt die geradlinige Form, die Translation.

In der kreisförmigen Bewegung, der Rotation wird´s ein bisserl verwirrend:

Der Meter in Nm ist jetzt die Länge des Hebelarms, auf den die Kraft wirkt. Der allgemein sehr vertraute Begriff des Drehmoments in Newtonmeter beschreibt in der Rotation plötzlich nicht Arbeit (Joule oder Nm in der Translation), sondern Kraft!

Leistung bleibt natürlich auch in der Rotation Kraft mal Weg pro Zeit, nur muss man die Zutaten etwas anders verkochen:

Statt der geraden Wirkstrecke der Kraft hat man nun einen Kreisbogen. Bei der Berechnung seiner Länge braucht man dessen Radius, und Pi natürlich. Der Radius kommt in den Nm vor.
Die Zeit steckt in der Drehzahl, üblicherweise Umdrehungen pro Minute.

Also:

Leistung in der Rotation in W = Drehmoment in Nm mal zwei Pi mal die Umdrehungen/min geteilt durch 60. Durch 60000, wenn man kW wissen will.

Im Bruch stehen sowohl das Drehmoment als auch die Drehzahl in linearer Form oben.

Daher, was ich an Leistung nicht aus der Drehzahl bekomme, muss ich mir im gleichen Verhältnis aus dem Drehmoment holen.

Drehmoment entwickelt der E-Motor, indem die Spulen über ihr Feld an den Magneten zerren. Stärker zerren verlangt nach mehr Strom.

Wieviel mehr Strom für wieviel mehr Magnetkraft der Spulen, oder anders gesagt, für mehr Drehmoment benötigt wird, wenn man die vom Rotor benötigte Leistung mit weniger Motordrehzahl produziert, ist in der Praxis leider nicht so klar abzuleiten, wie es Johnny vorhin dargelegt und kalkuliert hat.

Da spielen viele Faktoren rein, Motorwirkungsgrad, Drahtstärke, Kupfer-Eisen Verhältnis, Feldverläufe, Wirbelströme, ...

Deswegen habe ich "in der Regel" geschrieben, als ich behauptet habe, schneller Motor mit kleinem Ritzel wäre besser. Fix ist das nämlich nicht ...

LG, Philipp

[diabolotin]

AW: Motorwahl im 3D Heli und deren ßbersetzung

Da hoffe ich, dass z.B. Kontronik es so berechnet und mit Tests optimiert.
Ich wende dann die Datenblattwerte an und passe es an an meine Helis an.