Efficiëntie electromotor

Voor een project ben ik op zoek naar een redelijk sterke elektromotor van maximaal 50mm diameter. Omdat ik de kosten laag wil houden en omdat ik goede ervaringen heb met Turnigy, was ik maar weer eens bij HK aan het rondkijken.
Nou vroeg ik me af hoe het zit met efficiëntie van een elektromotor.
De motor die ik zoek moet een robotwapen van anderhalve kilo aandrijven. Aangezien gewicht een issue is laat ik de motor liever op 4s dan op 12s draaien.
Als ik nu naar de specificaties van motoren kijk is me niet alles duidelijk.
Bijvoorbeeld de ene motor die geschikt is voor maximaal 6s en max power van 1500w heeft en een andere motor die grotendeels gelijk is in afmetingen en KV, maar zijn max vermogen van 3000w bij 12s haalt.
Mijn simpele gedachte is dan dat, als ik een 4s accu gebruik, bij allebij zo'n 1000w vermogen haal en dus de eerste van de twee meer efficiënt is en meer kracht heeft bij die 14,8V.
Is dat ook zo ?

 

Tja, het blijft zo wel een erg vaag verhaal.

- Wat moet die motor nou precies aandrijven?
- Hoeveel vermogen kost dat?
- Hoe lang moet dat vermogen afgegeven worden?
- Welk toerental heb je daarvoor nodig?
- Welke twee motoren had je op het oog? (Linkjes graag)

Als je een aandrijving op 4S zoekt omdat gewicht belangrijk is, waarom kijk je dan naar 6S en 12S aandrijvingen? Op een lager voltage zullen deze inderdaad minder vermogen kunnen afgeven. Waarom dan niet gelijk een lichtere motor uitkiezen?

Ook is een 4S setup is niet per definitie lichter als een 12S systeem!

Vrijwel alle brushless motoren zijn efficiënt. Tussen twee qua prijs en specs vrijwel identieke motoren kan niet veel efficiëntieverschil zitten. Motorspecs worden nogal eens vrij fors overdreven. Het is beter om testresultaten te raadplegen. In de reviews staat meestal wel iets bruikbaars, maar er bestaan ook programma's voor. (drivecalc)

Groet,

Vincent

 

Tja, het blijft zo wel een erg vaag verhaal.

- Wat moet die motor nou precies aandrijven?
>>>Een roterend stuk metaal, hangend in lagerblokken. Aangedreven 2:1 door pulleys met een getande riem

- Hoeveel vermogen kost dat?
>>>Tja, als ik dat wist was ik al een stuk verder. Als ik het ff met mijn hand ronddraai kan ik door de weerstand niet echt zeggen hoeveel vermogen dat kost.

- Hoe lang moet dat vermogen afgegeven worden?
>>>Max 3 minuten. Maar in praktijk is het vermogen niet de gehele tijd nodig.

- Welk toerental heb je daarvoor nodig?
>>>Max iets van 4000. Hooguit een 500KV motor met een 4s en 2:1 overbrenging kom ik daar wel in de buurt.

- Welke twee motoren had je op het oog? (Linkjes graag)
>>>Voorlopig nog veel meer dan 2


Als je een aandrijving op 4S zoekt omdat gewicht belangrijk is, waarom kijk je dan naar 6S en 12S aandrijvingen? Op een lager voltage zullen deze inderdaad minder vermogen kunnen afgeven.
>>>Dat is dus niet altijd het geval.....daarom dus de vraag : het verschil tussen bijvoorbeeld een motor die 4000w geeft en tot 44v of 12s aan kan en een motor die 1500w geeft en max 19v of 5s aan kan. Beide geven bij gebruik van een 4s ongeveer evenveel vermogen. De 2e motor zal iets zwaarder zijn, maar niet veel.
Een prestatiediagram van elke motor zou het verschil kunnen laten zien, maar die zijn er helaas niet.

Waarom dan niet gelijk een lichtere motor uitkiezen?
>>>Mijn simpele gedachte zegt dat een zwaardere motor meer massa en dus meer torque heeft als hij eenmaal op gang is (?)


Ook is een 4S setup is niet per definitie lichter als een 12S systeem!

Vrijwel alle brushless motoren zijn efficiënt. Tussen twee qua prijs en specs vrijwel identieke motoren kan niet veel efficiëntieverschil zitten. Motorspecs worden nogal eens vrij fors overdreven. Het is beter om testresultaten te raadplegen. In de reviews staat meestal wel iets bruikbaars, maar er bestaan ook programma's voor. (drivecalc)
>>>Motorspecs worden zeker vaak overdreven, vooral door de goedkope aziatische producenten, maar reviews zijn zelden objectief.

 

Het benodigde vermogen om een stuk metaal rond te draaien is niet zo heel moeilijk te berekenen.

Het benodigde vermogen is (uit het hoofd) vooral afhankelijk van de massa van de draaiende delen, de afstand van het zwaartepunt van die delen tot de centeras, en de gewenste opstarttijd.

Heb je een schetsje?

 

Interessante discussie. Ik zie wel grote verschillen in efficiënte tussen motoren met een verschillend aantal polen. Er zijn denk ik meer variabelen zoals kwaliteit van de wikkelingen.

 

Eigenlijk wel een goede vraag, omdat het perspectief anders is als normaal. We monteren normaal gesproken een prop die past bij het toerental welke resulteert uit accuspanning en kV. Stel nu dat je de accuspanning halveert, dan halveert het toerental, en moet je een andere prop monteren om meer vermogen van de motor te vragen. Hoeveel vermogen kan er dan nog geleverd worden?

Dat is te simuleren met drivecalc:





Setup 50mm motor 500kV, 300gram, max stroom = 68A.
De bovenste screenshot is op 6S, met een 2blads-prop. Vermogen 1368W, stroom = 66,7A.
De onderste screenshot is op 4S, met een 4blads-prop. Vermogen 905W, stroom = 68A.

Het vermogen op 4S wordt begrenst door de maximale stroom die zo'n motor kan hebben. Deze maximale stroom is (binnen bepaalde grenzen) niet spanningsafhankelijk.

Het maximale duurvermogen van een langzaamdraaiende, luchtgekoelde buitenloper is ruwweg 3 tot 4x het gewicht van een motor.
Dus als je 1000Watt vermogen nodig hebt, zoek je een motor van circa 250 tot 330 gram.

Worden de motoren in jouw toepassing gekoeld?
Anders moet je serieus een helicopter motor overwegen.

Het belaste toerental kan aanzienlijk lager liggen als het no-load toerental!
Even checken: 14V x 500kV = 7000 / 2 * 0.6 = 2100.
Ik zou eerder iets van 1000 kV op 4S aanhouden.

 

Het eerste probleem is natuurlijk dat ik een motor wil gebruiken voor iets waar hij niet voor gemaakt is. Er zijn nou eenmaal heel veel modelvliegers en dus is er een markt waar alles op maat te verkrijgen is en alles naar wens te berekenen is. In mijn geval (zelfbouw voertuig) zal het waarschijnlijk een kwestie zijn van veel proberen en opnieuw beginnen....al hoop ik daar niet op. Een stalen voorwerp van 1700gr indirekt aandrijven is iets anders dan een plastic prop van hooguit enkele tientallen grammen direkt aandrijven. Maar aangezien in dergelijke situaties eigenlijk altijd vliegtuig of heli outrunners gebruikt worden, ga ik er maar vanuit dat het ook het beste is.

Wat betreft de kwaliteit van de wikkelingen....daar ben ik het wel mee eens. Zo´n 10 jaar geleden reed ik nog races (1:10 off-road) met borstel motoren en dan was er niets beter dan een handgewikkelde motor.

Om maar wat linkjes te geven naar motoren die mijn interesse hebben :

Savox 700 Class BSM5065 Pro Spec Brushless Outrunner Motor (530kV) [SAV-BSM-5065P-530] | RC Helicopters - A Main Hobbies

Scorpion HKIII-4035-500 Brushless Motor (3500W, 500kV) [SCP-HK3-4035-500] | RC Helicopters - A Main Hobbies

Turnigy G46 Brushless Outrunner 550kv (.46 Glow)

E-flite Power 52 Brushless Outrunner Motor (590kV) [EFLM4052A] | RC Airplanes - A Main Hobbies

Turnigy HeliDrive SK3 Competition Series - 4962-560kv (700/.90 size heli)

Align 730MX Brushless Motor (850kV) [AGNHML73M01] | RC Helicopters - A Main Hobbies

Turnigy Aerodrive SK3 - 5055-430kv Brushless Outrunner Motor

Turnigy Aerodrive SK3 - 5045-660kv Brushless Outrunner Motor

Turnigy Aerodrive SK3 - 5045-660kv Brushless Outrunner Motor

Turnigy C580L-580 Brushless Inrunner Motor 4kw

 

Afgezien van dat een prop een andere toeren/vermogenskarakteristiek heeft, is direct of indirect aangedreven, en het gewicht van de roterende massa, van geen enkele invloed, of hooguit bij het optoeren.
Als het eenmaal draait, maakt het niks uit hoe zwaar het is of welke overbrenging er gebruikt wordt.

Groet, Bert

 

Zo lang dat stuk ijzer vrij rond kan draaien zal het afgezien van het opstarten weinig vermogen nodig hebben.
Als het regelmatig tot stilstand komt en weer op moet starten wordt het een ander verhaal.
Misschien is i.v.m. het opstarten en het vaste toerental een borstel motor wel beter.
Geen opstart probleem geen regelaar alleen een relais voor aan en uitschakelen.
Een motor zo als gebruikt wordt om brandstof vliegtuigen te starten lijkt daar best geschikt voor.
Of die motor wel efficiënt is lijkt me niet zo belangrijk in deze situatie.
Dat hij tegen mishandeling kan lijkt mij belangrijker.

 

Lastig in te schatten. Misschien dat een regelaar met soft start de boel wel aan het draaien krijgt. Of die regelaar heel blijft als deze "ploertendoder" ergens op vastloopt is maar de vraag.

Een 50'er brushless is natuurlijk wel een verschrikkelijk sterk ding!

 

Ach...ik probeer het gewoon.En als het niet blijkt te werken weet ik dat in ieder geval en kan ik iets anders bedenken.

 

Maakt niets uit, je verbruikt een bepaalde hoeveelheid energie gedurende een sessie, en daarvoor is een bepaalde accu-massa nodig, of het nu uit de lengte (capaciteit) of uit de breedte (spanning)
energie = energiedichtheid x massa.

Maakt alleen wat uit voor de massa van de bedrading. Bij hogere spanning heb je lagere stroom en kun je dunnere bedrading gebruiken.

 

Maakt qua gewicht niks uit ?
Bijvoorbeeld :
Een 50-50 motor geschikt voor 4s en weegt +/- 350gr met een 5000mAh 4s accu van 500gr = 850gr
Of een 50-60 motor geschikt voor 12s weegt +/- 500gr met een 12s 5000mAh van 1500gr = 2000gr

 

Ik heb het alleen over massa van accu gehad, daarvoor maakt het niets uit.

Je moet identieke motoren met verschillende Kv waardes vergelijken. En evenveel koper in de stator. Maar ook dan maakt het niets uit.
Heb je links naar de twee motoren die je noemde?

 

Kan je zo nooit vergelijken. De 12 cellen accu bevat veel meer "energie" en zal meer en/of langer vermogen leveren.

In principe maakt het niet uit of je een bepaald vermogen bij b.v. 5 volt of 25 volt wilt hebben.

Elke spanning heeft zijn eigen daarop afgestemde motor nodig. Bij een gelijk vermogen zal de stroomsterkte bij 25 volt 5 maal lager zijn dan bij 5 volt.

Vermogen is spanning maal stroom en het maakt niet uit of dit vermogen wordt verkregen uit een lage spanning en een hoge stroom of een hoge spanning en een lage stroom.

Omdat het benodigde vermogen (gedurende een bepaalde tijd) uit een accu moet komen maakt het niet uit uit hoeveel cellen die zal bestaan. Bij weinig cellen (lage spanning) heb je cellen met een grote capaciteit nodig, bij veel cellen zal de capaciteit per cel klein zijn.

Per saldo zullen de pakketten die een bepaald vermogen gedurende een bepaalde tijd kunnen leveren, ongeveer even zwaar zijn. Het cellenaantal maakt niets uit

In de praktijk zijn meer cellen (hoge spanning) en een lage stroom beter te hanteren. De bedrading kan dunner zijn, verliezen in de ESC zijn verhoudingsgewijs kleiner.

Uitgangspunt in bovenstaande is, dat is uitgegaan van een gelijk vermogen dat gedurende dezelfde tijd beschikbaar is!

 

Ik denk dat Ron bedoelt dat een 12S 500 mAh accu evenveel Wh bevat als een 4S 2000 mAh, en dat die theoretisch ongeveer even zwaar zouden moeten zijn.
Daarnaast vermoed ik dat Ron ook bedoelt dat een 500 kV motor van 250 gram zo ongeveer even veel vermogen kan leveren op 12S, als een 1500 kV motor van 250 gram op 4S

En daarmee, dat een 1500 kV motor van 250 gram, gevoed vanaf een 4S 2000 mAh accu, zowel de prestaties als het gewicht van een 500 kV motor van 250 gram gevoed vanaf 12S 500 mAh zou moeten benaderen.

Verschil is dan nog spanning en stroomsterkte waarbij hogere stromen hogere verliezen (en dus lager rendement) zouden moeten betekenen.

Gewoon, los gedacht....

Groet, Bert

 

Geen robowars granaatappels met peren vergelijken!

Max vermogen: 350 gram motor x 4 = 1400 Watt
Stroom: 1400 Watt / (4S x 3,5V) = 100A
Accu capaciteit: 100A x 1000 / (60/3 min) = 5000mAh
C-rating accu: (100A x 1000)/5000mAh = 20C

Max vermogen: 350 gram motor x 4 = 1400 Watt
Stroom: 1400 Watt / (12S x 3,5V) = 33A
Accu capaciteit: 33A x 1000 / (60/3 min) = 1650mAh
C-rating accu: (33A x 1000)/1650mAh = 20C

Een 5000mah 4S 20C weegt ca.: 469 gram en kost $33,-
ZIPPY Flightmax 5000mAh 4S1P 20C

Een 1650mah 12S 20C weegt ca.: 488 gram en kost $36,-
4x ZIPPY Flightmax 1600mAh 3S1P 20C

Ron heeft dus gelijk.

Daarnaast is een goede 50A regelaar beduidend goedkoper dan een >100A exemplaar.

 

"En daarmee, dat een 1500 kV motor van 250 gram, gevoed vanaf een 4S 2000 mAh accu, zowel de prestaties als het gewicht van een 500 kV motor van 250 gram gevoed vanaf 12S 500 mAh zou moeten benaderen.
Verschil is dan nog spanning en stroomsterkte waarbij hogere stromen hogere verliezen (en dus lager rendement) zouden moeten betekenen."

Dat was dus in eerste instantie ongeveer mijn vraag toen ik deze "discussie" begon. Nu word ik alleen nog maar afgerekend op mijn mindere kennis van electronica... :???:

 

"Max vermogen: 350 gram motor x 4 = 1400 Watt"

Is dat een algemene regel of zelf verzonnen ?
Niet lullig bedoeld, maar klopt in mijn geval niet vaak. Bij de motoren die ik op het oog had in geen enkel geval zelfs.
En zijn er dan nog verschillen in bijvoorbeeld trekkracht of efficientie als je deze 2 set-ups bij verschillende toerentallen vergelijkt ? Ervan uitgaande dat ze kwalitatief identiek zijn....

 

Langzaam maar zeker verdwijnt zo de zware stookolie uit je aderen Resistance is futile, assimilation is nearly complete.

Je elektro-kennis wordt wat mij betreft bijschaafd/bijgespijkerd/gecorrigeerd, afrekenen is niet de bedoeling.