Motoren für Multikoper unterdimensionieren für besseren Wirkungsgrad

[Denyo]

Hallo zusammen,
ich bin gerade dabei mal wieder einen neuen Quadrocopter zusammenzustellen.
Bei der Auswahl der Motoren habe ich mich gefragt ob es nicht sinnvoll ist, diese stark unterdimensioniert anzusetzen.
Der Gedanke dahinter ist folgender:

Wenn ich die Motoren und Props so auslege, dass sie bei Vollgas das doppelte an Schub bringen wie der Kopter wiegt, dann laufen sie ja im normalen Flugbetrieb völlig unterlastet und unter dem maximalen Wirkungsgrad.
Will man nicht unbedingt rumbolzen, so macht es doch Sinn die Motoren so zu wählen, dass sie bei 50% Gasöffnung knapp unter dem max. Wirkungsgrad arbeiten und den Kopter heben.
Das heißt auch, für einen 3S Motor 4S zu nehmen, da die Spannung bei 50-60% Gas ja sowieso unter der von 3S Vollgas ist.

Das hätte den Effekt, dass sie leichter sind und effizienter arbeiten. Jedoch werden sie bei 100% Gasöffnung natürlich überlastet sein, aber das ist ja in der Regel nicht dauerhaft... Nachteilig für die Regelung ist es zwar auch, aber das sei mal vernachlässigt.

Ich habe schon viel zu dem Thema recherchiert aber nichts fundiertes gefunden.
Hat sich da schonmal jemand Gedanken zu gemacht?

Gruß,
Deniz

 

[jodi2]

wie kommst du darauf, dass max.Schub=max.Wirkungsgrad ist???

 

[Denyo]

Das habe ich doch gar nicht behauptet ? Naja jedenfalls nicht gemeint .
Ich weiß ungefähr wie die Wirkungsgradkurve eines BL Motors aussieht, und da Motoren in der Regel Vollgasfest ausgelegt werden, heißt das, dass sie bei 50% Gasöffnung weit unter dem max. Wirkungsgrad arbeiten...

 

[fly-kai]

Hey,

Also bei nahezu allen China-Klingel-Motoren die hier von 95% aller Leute eingesetzt werden ist der maximal Wirkungsgrad immernoch nur bei etwas über Standgas...
Bei Tiger Motoren sieht es vielleicht anders aus. Aber lieber die zugehörigen Diagramme mal ansehen als "ungefähr vorstellen" wie die aussehen könnten.
Die oftmals verbauten 2208 an den 800-1000g coptern haben ihren höchsten Eta eigentlich beim schweben (wie gesagt falls es nicht die chinaböller sind)...

MfG
Kai AusCoburg

 

[Dodger]

Naja, bei den Tigern ist die "gr/W"-Angabe ja ein guter Anhaltspunkt. ABER: Die dicken Motoren mit niedriger KV sind zwar effizienter, aber das Übergewicht muss halt wieder mitgeschleppt werden. Das gleiche gilt für deinen 4S-Gedanken, das ist alles Gewicht das endgültige Flugdauer wieder dezimiert.
Aber es gab schon einige Threads (u.a. bei rcgroups) wo mit diversen Ansätzen versucht wurde möglichst lange Flugzeiten zu erreichen, da findet man schon ganz gut heraus welche Ansätze erfolgsversprechend sind und welche eher nach hinten losgegangen sind.

 

[FerdinandK]

Nicht vergessen, bei einem brushless Motor wird NICHT über die Spannung geregelt, sondern mit "Vollgaspulsen". Bei 50% "Regleröffnung" gibt der Regler "Vollgas" aber nur für 50% der Zeit (grob beschrieben). Wäre also nicht ganz verkehrt, wenn ein Motor Vollgas (100% Regleröffnung) aushalten würde bzw. darauf ausgelegt ist.

Beste Motor/Reglereffizienz immer mit der niedrigst möglichen Spannung die gerade noch zum Fliegen reicht (bei gleicher Luftschraube)!

lg Ferdl

 

[sandrodadon]

Die Motoren wählt man zu aller letzte aus, erst wird der Rahmen ausgelegt (Leichtbau!), evtl ein Gimbal, FPV und und und - Dann hat man rechnerisch schonmal das grobe Gewicht (am besten +5% oder +10%) - Dann wählt man den LiPo und zu letzt den Motor.

Denn wenn du weißt dass dein Copter mit 5000er LiPo 2kg wiegt kannst du in den Tabellen ersehen welcher Motor bei 500g Schub den besten Wirkungsgrad hat (gr/W)

Bei T-Motor geht das echt super da alle Motoren gute Datenblätte haben mit 50% -> 100% Schub in 10-15% Schritten.
Bei Hobbyking Motoren braucht man garnicht erst nach Datenblättern zu suchen, Foxtech, Tarot und RCTimer haben meist auch ganz brauchbare Datenblätter

Das gleiche gilt für deinen 4S-Gedanken, das ist alles Gewicht das endgültige Flugdauer wieder dezimiert.

Das stimmt so auch nicht, ich fliege seit 4S viel effizienter als damals mit 3S, der Trend geht immer weiter zu 4S und die richtigen Effizensbiester möchten alle 6S haben.

Es gibt von FerdinandK auf Vimeo ein paar schöne Flighttime Videos und soweit ich mich erinnere sind die alle mit 4S oder 6S Setups.
Von daher kann man sagen dass es absolut nicht stimmt das mit 4S oder 6S die Flugdauer sinkt, ganz im Gegenteil.

LG
Sandro

 

[Gelöschtes Mitglied 1973]

und man sollte auch mindestens 3:1 schub/gewicht haben(2:1 halte ich führ fahrlässig), wenn man nicht grade wirklich nur test schwebt.
sonst reicht das nicht zum abfangen.

 

[hornetwl]

Hallo zusammen,
Will man nicht unbedingt rumbolzen, so macht es doch Sinn die Motoren so zu wählen, dass sie bei 50% Gasöffnung knapp unter dem max. Wirkungsgrad arbeiten und den Kopter heben.
Das heißt auch, für einen 3S Motor 4S zu nehmen, da die Spannung bei 50-60% Gas ja sowieso unter der von 3S Vollgas ist.

Einen 3s-(BLDC-)Motor, der nicht auch mit 6s oder 10s geht, habe ich noch nie gesehen. Natürlich sind Anpasssungen beim Prop nötig, damit es keine Rauchwolken gibt...

Ansonsten ist die Idee aber richtig: ich lege grundsätzlich nach der erwarteten Schwebeleistung aus und sehe zu, dass der Motor da effizient läuft. Die Feinabstimmung hinsichtlich Maximalschub mache ich ausschließlich über den Propeller. Mit 70% Schwebegas kann man übrigens durchaus noch fliegen, sofern man nicht Grobmotoriker ist und nur in Knüppelvollausschlägen denkt und steuert.

Übrigens: das Motorgewicht korrespondiert direkt mit der Schwebeleistung (bei Annahme eines ähnlichen Wirkungsgrades). Ganz grobe Faustregel: 100g Motorgewicht für 100W Schwebeleistung pro Motor funktionieren bei mir ganz gut.

 

[Denyo]

Hallo,
danke für die Antworten.
@Sandradon bin da voll bei dir, habe das Gewicht genauso auf ca. 1,5 Kg abgeschätzt, alles was drunter ist, wird mit Akku aufgebleit und ja, pauschale Aussagen wie 3S sind besser als 4S sind ... hm naja.
@amadeus Das ist doch eher für Kunstflug oder ? Ich meine wann kommt man denn in die Situation in der man so stark abfangen muss?
@hornetwl danke, das ist genau die Bestätigung die ich gebraucht habe.
Ich habe vor den 1,5Kg Quadrocopter mit den Motoren hier zu betreiben:
https://www.aerolab.de/dualsky-baeu...te-serie-xm4005te-xm4005te-16-570kv/a-502367/
Das ganze an einem 12 Zoll Propeller und 4S.
Ich denke damit komme ich wahrscheinlich an die 60-70% Schwebegas..

 

[Terminus]

Nicht vergessen, bei einem brushless Motor wird NICHT über die Spannung geregelt, sondern mit "Vollgaspulsen". Bei 50% "Regleröffnung" gibt der Regler "Vollgas" aber nur für 50% der Zeit (grob beschrieben). Wäre also nicht ganz verkehrt, wenn ein Motor Vollgas (100% Regleröffnung) aushalten würde bzw. darauf ausgelegt ist.

Oha . Das hat aber keinen Einfluss auf Denyos Darstellung. DU hast zwar recht (99,99% aller Motoren) sind spannungsgeregelt, aber die Motoren brennen nicht wegen zu hoher Spannung durch, sondern aufgrund des hohen Stroms! Da die Induktivität aber den Stromfluss hindert zu extrem anzusteigen ist es meist kein Problem. Der Strom wird über das Tiefpassverhalten des permanent erregten Synchronmotors gemittelt... Hohe Ströme treten nur bei hohen Momenten auf, hohe Momente nur bei Beschleunigungsvorgängen oder großen Lastmomenten. Das zu der Spannungssteuerung

Ob die Annahme einen 3S Motor mit 4S zu betreiben jetzt was bringt, ist eine andere Frage. Ich denke es kommt ganz auf den Motor an. Mir persönlich wär das Risiko zu hoch das sich der Motor zu stark erwärmt. Zumal es schon zig sehr gute Kombinationen von Regler+Motor+Propeller gibt, das man das Rad nicht neu erfinden muss.

Greez Termi

 

[FerdinandK]

@Terminus,

Unsere Motoren sind NICHT spannungsgesteuert, sie werden über die Länge der Vollgaspulse gesteuert.

Es liegen immer "hohe Momente" an, weil die Drehzahl der Motoren weit weg von der Nenndrezahl ist. Daher steigt der Strom in etwa linear mit der Spannung bei gleicher Last es werden nur die Pulse dementsprechend quadratisch kürzer. Einfach mal einen 3S Kopter versuchen mit 6S zu fliegen, da werden die Wicklungen schön warm (gleich die Würstel mitbringen).

lg Ferdl

 

[Denyo]

Ob die Annahme einen 3S Motor mit 4S zu betreiben jetzt was bringt, ist eine andere Frage. Ich denke es kommt ganz auf den Motor an. Mir persönlich wär das Risiko zu hoch das sich der Motor zu stark erwärmt. Zumal es schon zig sehr gute Kombinationen von Regler+Motor+Propeller gibt, das man das Rad nicht neu erfinden muss.
Greez Termi

Genau das ist meine Sorge, dass die Combos von den Herstellern alle darauf ausgelegt worden sind auch dauer vollgasfest zu sein. Dann ist man ja prinzipiell auf der sicheren Seite, nur hat man halt 10-20% weniger wirkungsgrad beim schweben und 20g Motorgewicht mehr...

 

[fly-kai]

Zeig uns doch mal bitte ein Eta-Diagramm deines Motors wo das auch stimmt !
Bei den meisten Motoren des niedrigen und mittleren Preissegments ist der eta bei ungefähr Halbgas am höchsten (bei normaler Propellerwahl, wie empfohlen) also passt doch alles ??!

MfG
Kai AusCoburg

 

[Denyo]

Ja das kann sein, wenn es eine gut auf Multikopter ausgelegte Kombo ist, und diese eben nicht auf dauervollgas ausgelegt ist.
Leider werden aber bei den meisten Motoren des "niedrigen und mittleren" Preissegment keine Eta Diagramme mit angegeben, manchmal sogar nicht einmal Props empfohlen. Und wenn doch, weiß man eben nicht wie diese gewählt wurden, daher würde ich mir gerne meine eigene meinung bilden und wissen ob mein Gedanke richtig ist...

 

[Constantin]

Sry,aber da liegst du völlig falsch
Ein überdimensionierter Motor wird immer eine höhere effizienz in g/w als ein unterdimensionierter haben.
Bloss das Gewicht eines überdimensionierten motors ist dann die Grenze.

 

[Constantin]

Und egal ob tiger oder turnigy :
Die effiziens in g/w sinkt ungefähr mit steigender regleröffnung !(natürlich nicht konstant)

 

[Constantin]

Und egal ob tiger oder turnigy :

Die effiziens in g/w sinkt ungefähr mit steigender regleröffnung !(natürlich nicht konstant)

http://www.microcopters.de/artikel/multicopter-motoren-im-test schau mal hier.
Die Daten von tiger bekommst du auch auf deren Website

 

[Constantin]

Sry,aber da liegst du völlig falsch

Ein überdimensionierter Motor wird immer eine höhere effizienz in g/w als ein unterdimensionierter haben.

Bloss das Gewicht eines überdimensionierten motors ist dann die Grenze.

Bevor mich hier jemand falsch versteht:
Ich möchte 500gr Schub.
Ich kann diese nun mit einem 100gr Motor mit passender kv effizienter erzeugen als mit einem 50gr motor(vorrausgesetzt sie haben gleiche qualität usw)

 

[Constantin]

Sonst gilt in der Theorie:
Wir möchten einen Motor mit maximalem drehmoment->geringe Drehzahl.
Wir möchten den Motor mit einer hohen Spannung versorgen können,da die kupferverluste (erwärmung) von der stromstärke abhängt.
Das Problem: ebenjene aussage beisst sich mit der ersten-die Drehzahl hängt von der Spannung ab.