Brushless (BL) 1:6 Offroad Car auf Carbon Fighter Basis

TitanTrader · Hop-Up Held Anmeldedatum: 28.02.2010 Beiträge: 101

Hallo,

ich möchte mal kurz meinen Wissensstand bzgl. BL Motoren darstellen, da ich eventl. einen Denkfehler mache und daher nicht auf einen grünen Zweig komme.

Allgemein - stark vereinfacht - Brushless Motoren:
BL Motoren haben 3 Phasen, damit ein magnetisches Drehfeld erzeugt werden kann. Für jede Phase ist (mind.) ein FET im Regler zuständig. Auf der einen Seite des FETs ist der Akku und auf der anderen die Phase (A,B oder C) des BL Motors. Der normale FET schaltet nur 'durch' oder zu. Wenn er durch/auf ist, liegt die gesammte Akkuspannung an der Phase. Der Controller/ESC/Regler sorgt nun dafür, dass die FETs im richtingen Moment auf und zu machen, um den Rotor in Drehung zu versetzten. Richtiger Moment heißt, nicht bei Nulldurchgang (Rotormagnet parallel zur Spule) des Rotors, sondern, da der Rotor quasi hinterher gezogen werden muß, z.B. 5 Grad später (daher auch das Timing). Mit dieser Schaltung könnte man aber nur Vollgas oder kein Gas fahren. Um Teillastberreiche zu schaffen, wird die Pulsweitenmodulation (PWM) eingeführt. Per PWM schaltet der FET, der eigentlich auf sein sollte (seine Spannung an die Phase abgibt) super schnell (Khz Bereich) auf und zu. Dadurch liegt während seiner eigentlichen 'durch/auf' Phase immer nur kurz Spannung an der Phase an und gemittelt ergibt das für die Phase eine kleinere Spannung. Wie oft auf und zu gemacht wird hängt von der Gasstellung ab. Daher auch die Probleme im Teillastbereich, da immer wenn der FET zu ist, durch den Rotor eine Spannung induziert wird. Je länger der FET zu ist (während seiner eigentlichen Arbeitszeit -> soll Strom auf Phase geben, wird aber durch PWM daran gehindet) und je schneller der Motor dreht, desto größer die Spannung. Daher auch die Regel: Entweder Vollgas oder Teillast nur bis ca. 70% Gasstellung, da die induzierte Spannung um ein vielfaches höher sein kann, als die vom Akku anliegende Spannung. Oder die FETs (der Regler) müssen auf diese Spannungsspitzen ausgelegt sein (oder mittels Kondensatoren geschützt werden).

Was ich nicht verstehe, ist der Zusammenhang zwischen Drehzahl (Geschwindigkeit der Ansteuerung der Phasen) und PWM, also Spannungsäänderung innerhalb einer Phase? Wenn die Drehzahl der Motors über die Ansteuerung der Phase erfolgt (Geschwindigkeit, mit der die Phasen wechseln), wozu benötigt man dann die PWM? Braucht man die PWM, um die Kraft des Motors zu verändern (über die Spannung)?
Ich glaube, ich muss noch so einiges lesen.

Outrunner (Außenläufer) vs. Inrunner (Innenläufer):
Outrunner haben durch ihre rotierende Masse mehr Drehmoment bei gleichem Gewicht. Oder anders, ein Outrunner kann, bei vergleichbarar Leistung, ungefähr halb so schwer wie ein Inrunner sein. Dadurch, dass beim Outrunner sich quasi die Wicklungen drehen, kann er Wärme besser abführen. Innenläufer drehen dafür meist deutlich höher (geringere rotierende Masse). Ein Inrunner kann bei gleichem Gewicht mehr Leistung umsetzen.

Outrunner gibt es auch mit Gehäuse und dann auf beiden Seiten mit Kugellagern -> ruhigerer Lauf und besserer Schutz. Die rotierende Masse eines 800 gr. Außenläufer sollte man nicht unterschätzen -> Finger, Kabel ... (Align Motoren)
Interessant sind auch die Kontronik Tango Motoren, da sie keine schädliche Spannung in den Regler induzieren. Leider habe ich diese nicht in einer passenden Leistungsstufe gefunden.

Interessante Zitate aus den Weiten des Inets:
Basti 205
"Innenläufer haben im grunde einen besseren Wirkungsgrad als Aussenläufer. Innenläufer haben bis zu 95% Aussenläufer kommen selten über 80%
Durch die Dauerbelastung mit Teillast im Hubi werden die Innenläufer schnell zu heiß da sie die Wärme schlecht abführen können. Aussenläufer haben von hause aus eine gute durchlüftung.
Innenläufer brauchen sehr hohe Drehzahlen wenn sie richtig Leistung durchsetzen sollen das zu unschönen Zahnradgeräuschen im Hubi führt, Aussenläufer bringen auch mit wenig Drehzahl Leistung."

litronics2000
"Innenläufer drehen sehr hoch und haben bei niedrigen Drehzahlen sehr wenig Drehmoment. Effektiver sind sie aber leider auch nur in einem extrem schmalen Drehzahlband ...
Außenläufer sind da nicht so anfällig und können in einem breiteren Spektrum eingesetzt werden. Grund dafür ist das hohe Drehmoment, dass die Motoren schon bei niedrigen Drehzahlen entwickeln."

Wie geht's weiter?

Grüße
TT

Wasty · Verfasst am: 21.10.2010, 15:09 • Titel:

Öhm, eine Sache gegen den Außenläufer fällt mir gerade noch spontan ein: Der ist nicht leicht gegen Staub und Schmutz abzudichten. Ein Innenläufer kann "absolut" dicht gemacht werden.

Wieder kommt dann die Frage nach deinem bevorzugten Einsatzgebiet auf. Beim bashen können dann auch die Schläge direkt auf den Motor kommen...
_________________
... Bürsten sind was für Haare und nicht für Motoren...

TitanTrader · Hop-Up Held Anmeldedatum: 28.02.2010 Beiträge: 101

TitanTrader · Hop-Up Held Anmeldedatum: 28.02.2010 Beiträge: 101

Vespacrosser · CULT-Urgestein Anmeldedatum: 23.11.2009 Beiträge: 1457

Hi,
auch dieser Motor ist viel zu schwach!!!
Den feigao 580 hatte ich in meinem Rally game Car verbaut, hat keine Akkuladung gehalten, dann ist er bei nem läppischen Dauerstrom von 550 Watt abgekackt...
nochmal aufs drehmoment zurückkommend:
Hast du vergessen dass ein Elektromotor theoretisch ab 0 Umdrehungen volles Drehmoment bringt???
erstens hatt ein Verbrenner untenrum sher wenig Kraft und hat dazu noch ne Kupplung im Antriebsstrang...
Die von die genannten motoren sind alle arg zu klein...
Du solltest dich in dem von mir genannten Gewichtsbereich finden.
Die von dir errechneten Leistungen sind iemlich fürn Popo^^, ein Sportlich untersetzter Truggy kann auch schon durchaus mal 1,8kw Beschleunigungsleistung ziehen.
Beim Panzer Cf sind mit Sicherheit 4 oder 5kw kein Problem,
und da kratzen alle deine bisher genannten Motoren gnadenlos ab.
Ich bin raus.
Grüße

TitanTrader · Hop-Up Held Anmeldedatum: 28.02.2010 Beiträge: 101

Hallo Vespacrosser,

ich lese Deine Zeilen stehts aufmerksam und verstehe sie auch. Deine Aussagen decken sich mit denen von E-Power (onefive). 5 KW können schon vorkommen.
Und wenn ich hier auch andere (kleinere Motoren) erwähne dann nur, weil ich die Praxis nicht verstehe.

Ich kenne 3 Hersteller die 1:6er BLs serienmäßig anbieten (oder anbieten wollen) und alle 3 setzen kleinere Motoren ein. Also ca. 400-500 gr.

Z.B. HARM
"Dimensions and weight
Wheel base: 535 mm
Length: 890 mm
Width: 395 mm
Weight: 7 - 8 kg

Brush less motor "Car sport"
The car-sport motor has been designed for beginners and hobby drivers. With this motor top speed of 50 km/h (on-road chassis) can be achieved and a powerful acceleration is guaranteed.
Weight: approx. 255 g
Recommended controller: ELS-100 car

Brush less motor "Car-Power"
This motor also meets high requirements. With this motor top speed of up to 70 km/h (on-road chassis) is achieved and a powerful acceleration requires an experienced driver in order to use the potential of this motor.
Weight: ca. 320 g
Recommended controller: ab ELS-100 Car

Brush less motor "Car-Extreme"
Especially designed for the use on race tracks. Top speeds of up to 90 km/h (on-road chassis) require an experienced driver and enough space in order to handle this motor.
Weight: ca. 405 g
Recommended controller: ELS-200 Car

Item no.
H.A.R.M. EP-1
without motor/speed controller 1571000
Motors
Brushless motor "Car-Sport" 1573501
Brushless motor "Car-Power" 1573502
Brushless motor "Car-Extreme" 1573503
Speed controllers
ELS-100 Car (8-16 cells, 70A, ca. 90g) 1573530
ELS-200 Car (12-24 cells, 100A, ca. 105g) 1573535"

Der HARM ist ein Glattbahner und sollte dementsprechend auch genug Leistung umsetzen. Ich habe leider noch nicht gefunden, ob diese 1:5er funktioniert haben. Oder sind die reihenweise abgefackelt?

Noch ein paar Motorengewichte:
Bolido 740 gr
Leopard LBP5692 880 gr
Lehner 1250 gr

Wenn die Aussage stimmt, dass ein Außenläufer bei gleicher Leistung ungefähr die Hälfte wiegen darf, könnte man ja mit 500-700gr auskommen.

Ein Problem ist wohl das Autogewicht. Da muss der CF eben abspecken.

Wie gesagt, ich versuche erstmal nur zu verstehen.

Grüße
TT

Vespacrosser · CULT-Urgestein Anmeldedatum: 23.11.2009 Beiträge: 1457

Ok,
also ein Bolido würd natürlich auch noch gehen...
Die Sache ist folgende:
Du ersetzt mit dem Outrunner ja das mitteldiff, da er für ein normales Getriebe ja nicht so hoch drehen kann...
Angenommen man hat eine Primärgetriebestufe von 4/1, dann müsste ein Motor der das Mitteldiff ersetzt das 4-fache Drehmoment eines Motors der am Getriebe dran ist leisten!
Und genau hier kannst du die von dir genannte formel zu Rate ziehen...
Ein Outrunner ist zwar Drehmomentstark, aber um die gleiche Leistung wie ein Inrunner zu erzielen muss er eben noch größer dimensioniert sein, obwohl sein Drehmoment größer ist, ihm fehlt aber einfach die Drehzahl.
Aus Drehzahl lässt sivch einfach wesentlich mehr Leistung holen als aus Drehmoment.
Dein Outrunner muss also größeer sein um ein noch höheres Drehmoment leisten zu können.
Ihc schätz mal du wirst auch bei etwa 900 g landen.
Allerdings wurde das Größte Ptoblem beim Outrunner noch nicht erwähnt:
Ein Outrunner dieser Größe hat so hohe Belastungen auf den Rotor (Gewicht, Hebelwirkung).
Stöße und Erschütterungen werden ihn warsch. in kürzester Zeit zu Grunde richten.
Zu den Harm Motoren.
Der Car-Sport ist absolut untauglich, der würde nichtmal nen1/8er überleben.
Der Car Power genauso.
Mit dem Car extrewm hat man auch die Grenze schon weit überschritten.
Ne weile funktionierts, aber die auf Dauer gefprderte Leistung kann nicht mal annähernd umgesetzt werden.
Zu Ce-5 Zeiten (Carson) hab ich diese Motoren reihenweise sterben sehen, selbst sehr kurz übersetzt.
Nen 400g Motor fahr ich in meinem Rallygame-Auto und er ist hier schon sehr an der Grenze, bei nur 3,8kg Gewicht.

Sind halt alles theoretische werte die die Hersteller angeben.
Obs funktioniert ist ja letztenendes dein problem.
Grüße

Edit:

florianz · CULT-Urgestein Anmeldedatum: 07.11.2007 Beiträge: 2151

tolle Diskussion und Projekt, endlich mal wieder eine schöne Diskussion.

Der Feigao ist kein Maßstab, da der kaum besser ist als die KB45. Wenn der abgekackt hat, na und? hat er bei vielen anderen auch. 1400kv finde ich für die 8s auch zu hoch. Hier nach Gewicht alleine zu gehen ist nicht alles, sondern was macht er aus dem Gewicht.

Hier kommen wir wieder auf die hohe Notwendigkeit einer ordentlichen Effizient. die genannten Leopard dürfte hier ganz gut sein, oder auch wertige Aussenläufer wie die actro.
Ob Innen- oder Aussenläufer ist sicher auch eine Geschmackssache, da sie unterschiedliche Leistungsentfaltung haben.
Ein zweipoler(inrunner) dreht schneller hoch als ein vierpoler, hat aber weniger Drehmoment. Vierpoler tun sich deswegen in Car auch leichter (Teillastbetrieb), da sie mehr Drehmoment haben. Außenläufer sind preiswerter zu produzieren. Dass diese eine geringere effizienz haben sollen ist mir neu. Die Schmutzempfindlichkeit kann ein Problem sein, aber vielleicht lässt sich da was machen.

der Mitteldiff-Ersatz wird glaub ich nicht klappen. wenn du den AL normal verwendest, kannst du dich auch mit der Übersetzung spielen.

TheHavoc · Verfasst am: 21.10.2010, 20:40 • Titel:

Superinteressanter Thread, ich lese aufmerksam mit.
Mal was zu den oft doch stark unterschätzten Outrunnern, nur 1 Beispiel hierzu, aus dem man schon ein bisschen was ableiten kann, aus der Powerboatszene:
Standardmässig werden Powerboote ab ca. 1m Rumpflänge mit den 23er und 26er Zenoahs betrieben. Nun wollte jemand eine 1,20m Citra-Yacht mit einem Zavarsky Powerjet mittels Outrunner antreiben, an diesen Antrieb müsste mindestens ein 26er Zenoah dran, eher mehr. Alle haben ihn ausgelacht, und vermeintliche Elektroexperten wollten dann von dem Projekt auch nix mehr wissen, weil er nicht auf deren Rat gehört hat. Manch einer hat eine gesunde Intuition was technische Möglichkeiten angeht. Nun, der gute Mann hat es durchgezogen und betreibt die Citra mit einem Dymond Outrunner AL 5065 mit 320U/V an 6S Kokam 4000, ohne Fliehkraftkupplung oder sonstige Trennungen vom Laststrang. Das Ding knallt wie Sau, meines Wissens wurde auf den Verbrenner im Nachhinein komplett verzichtet. Man stelle sich einen solchen Motor im Heck einer 1,20m Yacht vor, das sieht, ich zitiere aus dem Forum: „…. wie albern das aussieht kannst Du auf Bild 3 sehen.“ Das Projekt war/ist ein voller Erfolg.
Zum Carbon Fighter Umbau: ein guter fetter Outrunner wird es leistungsmässig sicherlich bringen, auch im Dauerbetrieb. Ein definitiver Nachteil ist, da stimme ich den anderen kritischen Stimmen zu, daß der Gute nicht staub-/schmutzdicht ist. Das muss man entweder hinnehmen oder was aufwändiges basteln, um den Motor zu schützen. Je nachdem, wie Du fährst, kann es auch mit den Schlägen auf den Motor kritisch werden, da viel hebelndes Gewicht auf die Welle schlägt, o.k., das tut es im Hubi auch (Drehmomentspitzen im 3D-Flug !), daher würde ich, wenn Du Dich für einen Outrunner entscheiden solltest, mindestens einen mit 8mm Welle nehmen, eher mehr. Was ich auf keinen Fall machen würde, den Outrunner als Mitteldiffersatz OHNE Trennung vom Laststrang arbeiten zu lassen. Da würde ich unbedingt eine Kupplung, entweder Fliehkraft mit schweren Backen (z.B. Alu) OHNE Federn – nicht lachen, das geht – oder eine Rutschkupplung in den Laststrang zwischensetzen, um die kritischsten Kraftmomente abzufangen.
_________________
Himoto Mega MT10; LRP S10; 2x Kyosho TwinForce
Projekte: TT ST-1 goes Brushless Heckschleuder; Carson KoD goes 1:8er SC

te_chnix · Verfasst am: 21.10.2010, 21:31 • Titel:

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