wen hat's noch nicht gepackt ? |
Kugellager sollte bei uns stabiler
ausfallen, auch wenn das
mit Mehrgewicht von ca. 8g bezahlt werden muss. Da das hintere
Lager im Betrieb die Zugkräfte der Luftschraube aufzunehmen
hat, wurde es größer gewählt (16x5x5) als das
Vordere (11x5x4). Eine weitere wichtige Eigenschaft stand auf
dem Wunschzettel: Der
Motor soll einfach in alle Einzelteile zerlegbar sein, um jederzeit Änderungen an der
Konstruktion vornehmen zu können und bei Reparaturen nur
die beschädigten Teile austauschen zu müssen. Nur die
Magnete werden in den Rückschlussring eingeklebt. So entstand
das Design
des verschraubten Stators, durch den die Antriebsachse nach vorne
geht. Da die Luftschraube
die Achse nach vorne zieht, also die Glocke noch mehr über
den Stator schiebt, entsteht keine Notwendigkeit, die Welle in
der axialen Richtung zu fixieren. Keine Angst, sie kann nach
hinten nicht herausrutschen, dafür sind die Magnete aus
den seltenen Erden viel zu stark. Es bedarf schon einiger Kraft
die Glocke vom Stator zu ziehen. Durch unsere Bauweise mit der
Hinter-Spant-Montage ergab sich - offen gesagt zufällig
- ein weiterer Vorteil. Sollte der E-Segler beim Landen oder
beim Transport einen Schlag auf die Nase bekommen, schiebt sich
die Glocke wie gefedert nach hinten, bis der LS-Aufnehmer auf
den Spant trifft und die Kraft aufnimmt. Der Motor bleibt ohne
Schaden.
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Bis zu diesem Moment war ich eher ein Zuschauer und Berater. Aber jetzt kam der Job für den Elektriker! Die Berechnung der nötigen Windungen stand an. Nach einigen Überlegungen entschied ich mich für einen, um ca 10-20% langsamer drehenden Motor. Ich wollte unbedingt die Ziel-Luftschrauben, aber auch übergrosse Luftschrauben ausprobieren. Dem LRK als Aussenläufer wird doch ein Durchzug von niedrigen bis zum hohen Umdrehungen nachgesagt. Da ich auch den schnell drehenden 2-pol Innenläufer AVEOX1010/2w mit 4.4:1 an 14x9 LS und einen schnellen 2-pol MAXON Innenläufer mit Getriebe 14:1 an Aeronaut 18x11 betreibe (Dauerflug), wollte ich sehen, ob ein zu langsam drehender LRK nicht besser sein kann als die kommerziellen Produkte. Der Vorteil des Torquemax: er arbeitet ohne Getriebe, deren 8-15% Verluste entfallen also! |
BL-Controller
Für den schönen Motor kam dann nur ein Controller in Frage: der SPEEDY-BL von Jo Aichinger , der von der Firma Megra als Bausatz vetrieben wird. Warum? Ich wollte unbedingt die schöne Schaltung ausprobieren, aber auch die "Vorzündung" des Motors fein einstellen können. Über den Controller berichte ich hier. Drei andere käufliche BL-Controller dürfen auch den Torquemax antreiben. Danke an Sebastian für die Leihgabe.
Hier nun das endgültige Gespann: LRK350-20-15 (schon der Zweite) mit dem Speedy-BL.
Torquemax Messungen
Das schöne an der ganzen Sache ist,
daß man doch ziemlich einfach so einen Motor vermessen
kann. Zwar werden wir demnächst auch das Drehmoment und
somit auch die mechanische Leistung messen können (Meßstand mit 14bit
AD-Wandlern und einen DataLogger),
aber nach dem Bewickeln machte ich den ganzen Tag Messungen in
allen möglichen Variationen an insgesamt 6 Luftschrauben.
Die Firma Aeronaut liefert für die Luftschrauben sogar die
100W-Kennzahl, so dass einige Effektivitätsberechnungen
durchgeführt werden konnten.
Ich maß die Spannung mit einem 0.1% Voltmeter, Strom über ein 2.5mOhm Shunt (4-Punkt-Messung) und die Drehzahl indirekt über die Frequenz der MOSFET-Gate-Ansteuerung. Der Vorteil dieser Methode ist, daß ich rpm (rounds per minute) bis hinter dem Komma messen kann, also nicht auf die Auflösung von 100 der üblichen optischen Drehzahlmesser angewiesen bin. Da die Drehzahl der LS mit der dritten Potenz in die Leistungberechnung eingeht ist eine 0.1% Genauigkeit angeraten (und auch leicht zu erfüllen, da die Frequenz von 400 Hz mit 0.4 Hz Genauigkeit leicht gemessen werden kann).
Die aufwendigen Messungen würden hier den Rahmen sprengen. Es wurden für jede Luftschraube bis zu 8 Arbeitspunkte vermessen und die spezifische Drehzahl/Volt für jede Last berechnet. Daraus ergibt sich auch die Neigung der ns-Linie, der sogenannte kns-Wert. Dieser Wert besagt wie "steif" ein Motor in der Drehzahl ist. Das Ergebniss:
Dem Motor machte es nichts aus,
daß ich ihn manchmal minutenlang
bei 300W in der oben gezeigten
Halterung, ohne viel Kühlluft drehen ließ. Er blieb
viel kühler als der Ultra 1310-10 bei ähnlichen Torturen.
Ein Test bei 500W findet auf dem Meßstand statt. Die ganze
Messung wurde nur mit einem Ziel durchgeführt, die Windungszahl
für die zwei endgültigen Motoren zu bestimmen. Diese
sollen bei 8 und 10 Zellen eine Aeronaut 14x8 oder 14x9 bei 300W
antreiben. Das Resultat ist : 11 bzw. 13 Windungen.
Hier ein Beispiel aus dem Excel
Hier ist die Excel Arbeitsmappe mit allen Tabellen und 9 Diagrammen hinterlegt. Es wurde auch die Vorzündungeinstellung variiert und der Einfluss auf die Leistung des Motors vermessen. Auch der Freilauf des Controllers im Teillast Bereich von 40% wurde beurteilt. Führt man den Mauszeiger über die Zellen, die rechts oben ein kleines rotes Eck haben, erscheint ein Fenster mit Kommentaren und Erklärungen zur jeweiligen Zelle. Hier ist ein Program zur Auswahl der CAMcarbon LS.
Standschub
Der Standschub wurde in der ASW24, ausgestatett mit dem LRK350-20-13, gemessen. Die LS war eine Aeronaut CAMCarbon 15x8. Der Akku 10 Zellen 2400mAh. Diagramme und Tabelle hier.
Was folgt ?
Wir haben vor noch weitere Motoren dieses Types zu bauen. Die Konstruktion ist noch lange nicht abgeschlossen und die praktischen Erprobungen werden weitere Verbesserungen erfordern. Am Ende steht bestimmt ein brauchbares Design, das wir bei ausreichender Nachfrage eventuell auch als Baukasten anbieten könnten.
