Motoren mit höherem Wirkungsgrad

[Bernd Schlueter]

Einen sehr wirkungsgradstarken Motor , der gleichzeitig noch möglichst klein ist, könnte man als Vielphasen-Permanentmagnetsynchronmotor aufbauen. Am besten, wegen der unvermeidbaren Ummagnetisierungsverluste, mit wenig Eisen im Stator. Sprich, Scheibenmotor mit dem Stator in der Mitte. Scheibenmotoren kann man sehr flach aufbauen und am Wagenboden zusammen mit dem senkrecht aufgerichteten Differential direkt verbinden. Dabei ist auch ein großer Durchmesser mit relativ niedriger Drehzahl möglich und es genügt die eine Getriebestufe des Kegelrades des Differentials mit 3% Verlust. Als magnetmaterial würdeich schonmal das erschwingliche Traummaterial der Vakuumschmelze, Corovac und Brüder und Schwestern, vorsehen.
Aber es ginge auch mit herkömmlichem. Also lynchmäßig, nur umgedreht. Elektronik am besten gleich im Motor integriert. Halbleiter auswechselbar.

Der Generator für einen Hybridverbrenner kann man von der Stange anprobieren, die laufen immer im günstigen Bereich. Oft braucht der nicht zu laufen. Der ist gleichzeitig Schwungrad.
Ziel: Gesamtwirkungsgrad Generator-Motor-Getriebe besser als 85%. Dann liegt man schon gleich mit einem üblichen Schaltgetriebe.

 

[omitreligion]

Hallo,

danke für die vielen Antworten.

Habe folgende Idee und Frage:

Kann man nicht einfach einen günstigen Indutstriemotor nehmen und diesen bei seiner optimalen Drehzahl laufen lassen, dort wo er den größten Wirkungsgrad hat und dann damit auf ein Getriebe gehen welches dann moduliert die Geschwindigkeit generiert/überträgt?

Gibt es sowas, haben solche Getriebe einen Namen und vor allem, macht dass einen Sinn, oder wird dann die Energie dann anderweitig verschwendet?

Gruß, Dragan

 

[Bernd Schlueter]

2 bis 3% Verlust pro Zahnradpaar, das die Energie überträgt.Bei Autos eher ein wenig mehr, weil man überdimensionieren muss.
Klar gehts, aber Getriebe sind laut,teuer und verbrauchen nicht wenig Energie. Dann lieber in einen besseren Motor investieren. Nein, die Normmotoren sind nicht das Optimum, wenn man einen großen Drehzahlbereich braucht. Wenn nicht, dann schon.

 

[omitreligion]

Hallo Bernd,

die Überlegung ist:

Wenn man schon keine kleinen Motoren bekommt mit höherem Wirkungsgrad zu einem akzeptablen Preis. Kann man dann nicht günstige aber gute Industriemotoren nehmen die bei bestimmten Drehzahlen ihr Optimum haben (kommt man dann auf über 90%?) und dann eben die Bewegung über ein Getriebe generieren als über einen weiten Drehzahlbereich?

Wenn so ein Motor bei einer bestimmten Drehzahl 93% erreicht, so kann man getrost 3% Verluste verschmerzen wenn der Motor günstig zu erwerben ist.

Gruß, Dragan

 

[andreas Andreas]

Hallo Bernd
Das war ein Schaubild für 10% Steigung bzw. bei einer Beschleunigung in der Ebene mit 0,1g.
Bei 0% bzw. konstante Geschwindigkeit in der Ebene sieht es so aus:
[attachment 1770 CityelLeistungvsVeloebene.JPG]
Wie man sieht, ist der Wirkungsgrad noch deutlich schlechter. Andererseits braucht man trotzdem "nur" 2 kW für 50km/h. Das liegt an den hohen Ummagnetisierungsverlusten meiner selbst konstruierten Motoren. Die sind einfach immer da, egal wie hoch die abgegebene Leistung ist. Wenn also wenig Drehmoment anliegt, sinkt der Wirkungsgrad. Meine Motoren haben leider ein deutlich erhöhtes Schleppmoment, verglichen mit anderen Motoren. Dafür sind sie sehr kompakt, aus 12kg hole ich 12kW, bei einer Untersetzung von 17/76.
Praktisch ist das Schleppmoment bei den ständigen Anfahr- und Bremsvorgängen im dichten Stadtverkehr zu vernachlässigen, ich brauche einen hohen Wirkungsgrad bei den hohen Leistungen. Mit einer Leistung von 8kW kann ich gerade so mithalten, der Großstadtverkehr ist da brutal. Mit Bleiankern und Thrige habe ich keine grüne Welle, ich muss an jeder Ampel beschleunigen und brauche für manche Teilstrecke mehrere Minuten länger.
Für andere mag das nicht zutreffen, die fahren vielleicht Landstrasse von Lorsch nach Heidelberg, da ist ein geringes Schleppmoment wichtig, die Leistung kann niedriger angesetzt werden.
Mein Cityel-Antrieb hat im Prinzip denselben Aufbau wie alle anderen auch, allerdings ist die Achse in der Mitte geteilt und aufwändiger gelagert, es bleibt aber eine Starrachse. Ich habe einen sehr steifen Stabilisator, das ist schon ziemlich sportlich.
Gruß
andreas

 

[omitreligion]

Hallo Andreas,

baust Du die Motoren nur für Dich oder für den Verkauf?

Um auf Romans Vorschlag des Compact Dynamics Motors zu kommen, wie schaut diese Grafik aus im Vergleich? Ist es überhaupt vergleichbar?
Motor: DYNAX®MGi25-48
http://www.compact-dynamics.de/en/product-examples/transversal-flux-machine/dynaxRmgi25-48-en/
Weiß jemand zufällig was dieser Motor mit Ansteuerung kostet? Ich kann die Firma anmailen, aber vielleicht weiß dass ja jemand. Roman meinte die Motoren gehen bei 3500 Euro los, ist dieser kleine Motor in diesem Preisbereich?

Gruß, Dragan

Der Link wurde entfernt (404).

 

[el3331]

Hallo,
klar geht das, kann man sich bei mancher E-Rallye ansehen. Da sieht man schon mal "Serien"-fahrzeuge, die elektrifiziert wurden unter Beibehaltung des Getriebes - mit überraschend geringem Verbrauch.
Nur baut sowas inzwischen kaum mal jemand in ein normales Serienfahrzeug ein, ist doch die Kupplungs- und Getrieblosigkeit der E-Fahrzeuge ein Kosten(minderungs)faktor, ganz abgesehen von dem Bedienungskomfort.

Grüße

Lothar

 

[el El]

ist doch die Kupplungs- und Getrieblosigkeit der E-Fahrzeuge ein Kosten(minderungs)faktor

Für den Hersteller, nicht für den Kunden

 

[el3331]

Logisch

Lothar

 

[andreas Andreas]

Hallo
Mein erster Satz Motoren hatte etwa die halbe Leistung, das war heikel, sie überhitzten aus ohmschen Gründen. Dafür wogen sie auch nur 6kg zusammen. Mit meinen verdoppelten Motoren habe ich zwar das doppelte Schleppmoment aber nur ein viertel der ohmschen Verluste. Die Reichweite verringert sich und die Geschwindigkeit nimmt zu. Der Wirkungsgrad beim Gasgeben und Rekuperieren nimmt zu, die Erwärmung insgesamt ab. Ich brauche aber immer noch temperaturgeregelte Lüfter um die Motoren zu kühlen. Also sage ich: Meine Motoren sind schon ganz cool, es geht aber bestimmt noch besser!
Gruß
andreas

 

[andreas Andreas]

Hallo
Ich finde 3500€ viel Geld, aber ich würde es auch nicht billiger verkaufen wollen.
Andererseits, warum sollten wir keinen neuen Motor konstruieren? Weil man gleichzeitig das Umfeld verändern sollte? Beim Cityel gibt es viele Baustellen und viele Kompromisse, alleine der Platzmangel!
Ich hätte gerne ein Starrachse, in der Mitte geteilt mit 6 Kugellagern, von 2 Motoren und Controllern angetrieben, um einen für jedermann beherrschbaren Antrieb zu bekommen, der nicht zur Seite zieht. Das ist ein lächerliches Verhalten, Kettcar, Spielzeug.
Nun kann man argumentieren, dass ein Cityel mit 2 gleichmäßig angetriebenen Hinterrädern mit gleicher Leistung an einem einzelnen Hinterrad sich besser und berechenbarer verhält, als eines mit einseitigem Antrieb. Eine Reibkupplung verkompliziert viele Situationen. Daraus kann man ableiten, dass sich ein Cityel mit 2 Motoren an 2 Hinterrädern besser verhält als eines mit der halben Gesamtleistung an einem Hinterrad. Und genau so verhält es sich auch in der Praxis. Sehr angenehm zu fahren, ein sehr deutlicher Unterschied. Ich verstehe nicht so richtig, warum die Idee nicht aufgegriffen wird?
Gruß
andreas

 

[Hotzi-47]

Hab am Wochenende auf einer Messe in Hirschaid Herrn Geiger von Geiger Maschinenbau kennengelernt. Er baut Super Motoren, allerdings nicht billig, und eigentlich für Flieger gedacht.
12 kW mit 3,75 kg, siehe hier: Geiger Antriebe aus Bamberg.

Für Flieger braucht man kein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehlzahlen, für Fahrzeuge schon. Herr Geiger meinte, dann müßte er nur Rotorlagegeber einbauen, dann kann er auch volles Drehmoment ab Drehzahl Null machen. Müßte nur mal einer bestellen. Die Antriebe sind nicht billig mit ca. 2500 Euro für Motor plus Elektronik. Sind halt handgemacht und werden mit Faltpropeller für kleine Ultraleichtflieger eingesetzt. Mit tragbaren Akkupacks für bis zu 2 Stunden Elektrofliegen.

Den komplett solarstromversorgten Flugplatz "Friesener Warte" werden wir bei der jährlichen Elektromobil-Ausfahrt des Solarmobil Vereins Erlangen im Juli anfahren. Dort ist Herr Geiger sehr aktiv.

Gruss, Roland
30 Jahre Elektromobilität

 

[R.M]

Hallo

Die Teile kenne ich schon Problem ist die offene Bauweise und die Leistungssteller, die machen bei 60V dicht also für 48V Nicd nicht geeignet.

Der Hersteller der Leistungssteller ist leider auch nicht gewillt das Programm so zu änderen daß erst bei 65V Schluß ist.

Gruß

Roman

 

[andreas Andreas]

Hallo
Habe mir mal die Datenblätter durchgesehen. http://www.geigerengineering.de/fileadmin/templates/PDF/PDF_Manuals/Bedienungsanleitung_HPD_xx_V2.3.pdf Ich finde es verdächtig, wenn der Nulldurchgang für P und eta im Ursprung liegt, aber auf der x-Achse steht was von 2Nm. Der Strom bei diesen 2Nm beträgt aber locker 10A. Das wird dann wohl der Leerlaufstrom sein und die 2Nm das Leerlaufschleppmoment. Das heißt der Konstrukteur kann auch nicht zaubern, er hat die selben Probleme wie ich auch.
Kann ich bei einem gegebenen magnetischen Fluss die Ummagnetisierungsverluste vermindern, indem ich die Flussdichte herabsetze indem ich mehr Eisen einsetze? Ist das erst bei Sättigung relevant oder schon lange vorher?
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisenverluste
Die Gleichung für die Eisenverluste hat einen proportionalen Anteil für die Masse und einen quadratischen für die Flussdichte. Wenn ich den Eisenanteil verdoppele, dann wird die Flussdichte halb so groß, also quadriert nur noch ein viertel, mal dem doppelten Eisenanteil also insgesamt halb so groß. Daraus folgt, dass Motoren mit geringen Eisenverlusten auch viel Eisen brauchen um die Flussdichte niedrig zu halten. Das widerspricht natürlich dem Einsatz als Flugmotor, der muss ja möglichst leicht sein und so geht man einen Kompromiss ein. Das fällt bei der Anwendung Gleitschirmfliegen besonders einfach, denn hier sind wahrscheinlich relativ hohe Dauerleistungen gefordert und da fallen die Eisenverluste nicht so stark auf. Im Teillastbereich oder gar Leerlauf sind permanent erregte Maschinen (PM, im Prinzip auch Perm) also immer den fremderregten (Thrige) oder asynchronen Maschinen unterlegen beim Wirkungsgrad. Bei hoher Leistung verhält es sich umgekehrt und beim Leistungsgewicht sind permanenterregte unschlagbar.
Für das Cityel bieten sich alle Bauarten an, aber ich würde von extremen Bauformen abraten, also eher moderat ausgelegte PM BLDC mit nicht zu hoher Flussdichte im Eisen, die leichtesten Motoren sind wahrscheinlich nicht die besten. Allzu filigran sollten sie auch nicht sein, sonst werden sie mechanisch überlastet und zerbrechen.
Man könnte z.B. den 16kW Motor nehmen, etwas schlechtere Magnete einbauen, den Stator verstärken, eine Zwangskühlung einbauen und hätte einen tollen Ersatz für den Perm. Aber das ist halt auch sau teuer, zumindest bei diesem Anbieter, der bietet halt etwas sehr spezielles in einem Hochpreissegment an.
Ich rate auf jeden Fall zu zwei Motoren.
Gruß
andreas

 

[R.M]

Hallo

Die Kupferwicklung hat leider auch Ummagnetisierungsverluste da auch dort ein Strom induziert wird, besser wirds wenn man mit HF-Litze wickelt.

Gruß

Roman

 

[andreas Andreas]

Hallo
Zwei von diesen Motoren als Thrige Ersatz:
http://www.goldenmotor.com/hubmotors/hubmotor-imgs/HPM3000-48V3KW%20Data.pdf
Das dürfte die Performance meiner Motoren übertreffen, vor allem beim Wirkungsgrad und der Lautstärke.
Zwei Stück für 500€, das nenne ich Wirkungsgrad. http://www.goldenmotor.com/eMotorcycle/frame-emotor.htm Das lässt sich bestimmt gut optimieren, mit Zahnrad, Kette oder Riemen. Man kann es ja auch auseinandernehmen, neue Magnete einsetzen, neu Wickeln oder anders verschalten.
Gruß
andreas

 

[R.M]

Hallo

Bei denen würde ich die Datenblätter mit Vorsicht geniesen, bis jetzt nur entäuschend. Und BLDC geht schon gar nicht, wenn schon dann sinussteller.

Gruß

Roman

 

[andreas Andreas]

Möchtest Du mir einen gebrauchten verkaufen? Beschädigt durch Überlastung? Ich würde ihn mir gerne anschauen...

 

[omitreligion]

Ein Bekannter hat mir ein China-Ladegerät verkauft weil die technischen Daten super waren, hoher Wirkungsgrad, maximale Leistung aus dem Lichtnetz mit PFC.
Gerät gekommen, angeschlossen: Die Ladeleistung war viel geringer, die Ladekurve anscheinend nicht richtig eingestellt, da nicht bis 115 Volt geladen wird, sondern meistens nur bis 113 Volt.
Für das gleiche Geld hätte ich mir einen Zivan NG3 besorgen können und wenn an dem Gerät was nicht in Ordnung wäre, könnte man reklamieren. Nach China kann man nichts zurückschicken.
Daher wäre mir ein Motor+Controller aus Europa lieber.
Aber andererseits erkenne ich an, dass die Sachen aus China oft so kostengünstig sind, dass darüber alle Erwägungen oft zurückstehen.
Ihr denkt an das City-El. Aber die Original-Teile im Twike bewegen sich bei Motor+Controller bei etwa 6000 Euro(!) Und dass alles für Technik die nicht ganz up-to-date ist.

Gruß, Dragan

 

[omitreligion]

Hallo,

ich habe bei der Firma compact dynamics angefragt bezüglich der Preise.

Wie es ausschaut wird es eine 18kw Variante geben, die günstiger ist und bei 3.900 losgeht, aber anscheinend nur in hohen Stückzahlen zu beziehen ist. Wahrscheinlich doch unerreichbar für uns, befürchte ich. Ansonsten können wir ja mal eine Sammelbestellung machen und gucken ob wir hundert Stück abnehmen (satire).

compact dynamcs preisliste

Gruß, Dragan