Radnabenmotor

04.04.2006
55
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#1
Liebe Kollegen,

für eine kleine machbarkeitsstudie suche ich einen Radnabenmotor mit P>4kW. Hatte mal die Fa. PML Flightlink am Haken, aber die scheint es nicht mehr zu geben. Gibt es alternativen. Außerdem suche ich 3-Phasen Asynchronmotoren, die kleiner sind als die Industrie-Normreihen. Gibt es da was?

Grüße und Danke schonmal

Peter
 
A

Arnd Koslowski

Guest
#2
Hallo Peter,

ich hab folgendes gefunden:

http://www.heinzmann.de

ansonsten noch:

http://www.perm-motor.de

dort aber keinen Radnabenmotor gefunden.

Gruß, Arnd.
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
0
#4
Vergesst nicht, dass beim getriebelosen Radnabenmotor nicht die maximale Leistung eine Rolle spielt, die ist nämlich immer gewaltig und reicht bis 300 km/h, sondern die Steigfähigkeit. Was nutzt es, wenn das Ding schon auf einer Lokomotivensteigung von 3% schlapp mach? Man sollte schon schauen, dass das Ding bei einer fünfminütigen Steigung von 15% nicht überhitzt! Bei einem steilen Berg besser nen Esel nehmen, die klettern auch 50% und werden ebenfalls alternativ angetrieben.
Die Abgase eines Esels sind allerdings auch nicht von schlechten Eltern.

Bei den Magnetmotors sind auch die Schwungradspeicher für das Busprojekt in Bayern und in der Schweiz abgebildet. Dieses Projekt ist leider eingestellt. Vermutlich, weil es nicht rentiert. Negatives wird ja heute leider verschwiegen. So, wie Koran ausschließlich nur Frieden bedeutet. Weiß jemand einen objektiven Bericht, nicht über den Koran, sondern über genau diese Schwungradspeicher?
Ich habe nur Lobeshymnen gefunden, aber eingestellt haben sie die Produktion..

www.magnetmotor.de

Bernd
 
04.04.2006
55
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#5
Hallo Bernd,

soweit ich weiß geht man bei einer Antriebsauslegung nicht von der Maximalleistung aus, sondern vom Drehmoment. Und das benötigte Drehmoment ist von der gewünschten Beschleunigung (und der Fahrzeugmasse), bzw. von der gewünschten Höchstgeschwindigkeit und den Fahrwiderständen abhängig.
Das maximale Drehmoment liegt dann in dem Punkt an, an dem die Beschleunigung gerade endet. Auslegen sollte man den Motor dann auf die erwartete Dauer-Leistung. bei E-Mobilen ist das meist (leider) auch die Höchstleistung.
Die Steigfähigkeit wird durch die thermische Belastbarkeit des Motors begrenzt, weil der Motor dann meist überlastet wird (wie auch beim Beschleunigen).
In meinem Fall muss der Motor zu Beginn der Beschleunigung etwa 135Nm am Ende 146 Nm stemmen während bei voller Fahrt noch 58Nm nötig sind). D.h. die Dauerleistung liegt bei 6,5 kW. Die Spitzen-Beschleunigungsleistung liegt bei 14,5kW.
Die Höchstgeschwindigkeit, die sich mit dieser Leistung erreichen ließe liegt aber bei weitem unter 300km/h. Und was die Steigfähigkeit angeht, ist die auch beim von Dir an den langen Ohren herbeigezogenen Esel von der Dauerbelastbarkeit begrenzt. Fährt man (bei entsprechender Untersetzung) einen 50%-Berg so langsam hoch, wie ein Esel laufen würde, braucht man auch nur ein paar wenige Watt. Die Steigfähigkeit von E-Mobilen ist per se nie schlechter als die von Verbrennern, nur werden E-Mobile dank ihrer (ich fürchte) systemimanenten Schwachbrüstigkeit stets am Limit der Dauerleistung betrieben.
Übrigens habe ich Deinen Exkurs in Richtung Koran nicht kapiert und wage sogar die Frage, ob der denn überhaupt nötig war.

Viele Grüße

Peter
 

Bernd Schlueter

Bekanntes Mitglied
10.12.2004
10.138
0
#6
Peter, bei den langsamen Geschwindigkeiten unserer Elektroautos wird die maximale Drehzahl der Motoren nicht entfernt erreicht. Die maximale Drehzahl eines Außenläufers liegt jenseits von 100 m/s, also 360 km/h. Beim Elektroauto werden am Umfang der Radnabe aber kaum 20 m/s überschritten. Entsprechend muss der Motor um weit mehr als das 5fache zu groß und schwer gebaut werden, wenn auf ein Getriebe verzichtet wird. Es ist aber kein Problem, einen z.B. zehnmal leichteren, kleineren Motor innerhalb oder auch außerhalb des Rades oberhalb der Achse direkt am Rad anzubringen, ohne, dass die Bodenfreiheit leidet, nur ist ein zuverlässiges Getriebe dann Voraussetzung.
Bei einem schnellen Verbrennungsfahrzeug wäre ein Radnabendirektantrieb, ohne Getriebe, durchaus sinnvoll, weil der schwere Motor im Betrieb auch stärker ausgenutzt wird. Bei langsamer Geschwindigkeit ist der Aufwand für den großen Motor viel zu groß. Gerade bei Schleichgeschwindigkeit bergauf ist dann eine Zwangskühlung erforderlich, da die Verluste nicht etwa mit der Leistung, sondern mit dem Quadrat des Drehmoments steigen. Bei 100 Grad Celsius geht bereits Magnetismus verloren, denn diese Motoren benötigen die stärksten, aber auch empfindlichen Neodymmagnete.
Bei ausreichender Stückzahl dürfte der Preis für den Motor mit Getriebe an jedem angetriebenen Rad deutlich unter dem der sperrigen Halbwellen und Differentiale liegen.
Leider werden kommutatorlose Scheibenmotoren meist nur im Flugzeug- und militärischen Bereich eingesetzt, diese verderben die Preise für die billige Massenproduktion. In der Schweiz gibt es schon seit dreißig Jahren fähige Hersteller. Für uns sollte ein ein kg schwerer Motor an jedem Rad mehr als ausreichend sein.
Ich ärgere mich immer über die verbreitete einseitige Berichterstattung. Das Weißbuch wird veröffentlicht, nicht das Schwarzbuch oder Rotbuch, so beim Koran und bei
http://www.magnetmotor.de/
Da steht nicht, warum das Projekt eingestellt wurde, die Schwungradgeneratoren mit Kohlenstofffasern wären hochinteressant für uns gewesen. Ich habe erst in der Schweiz erfahren können, warum.
Bernd
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.172
0
#7
Hallo Peter,

noch ein paar Fragen:

Wieviel Räder sollen angetrieben werden?
Sind die 135 Nm das benötigte Drehmoment eines Motors oder die Summe der Drehmomente aller Motoren?

Emil
 
04.04.2006
55
0
#8
Hallo Emil,

ich bin an einer Machbarkeitsstudie für ein Elektro-Zweirad dran.
Ziel ist ein Teil, dass mindestens 85 km/h schaffen soll. Die benötigten Drehmomente beziehen sich auf einen Raddurchmesser von 420mm.
Schön wäre ein Radnabenmotor vor allem aus Platzgründen, da dann im rahmen mehr Platz für die Akkus wäre. Leider sieht es so aus, dass erschwingliche Motoren (ob nun Radnabe (erschwinglich? haha) oder "normale" Bauform) in der 8kW-Klasse schon sehr sehr groß sind. Ich verstehe das nicht wirklich.
Ich habe übrigens kein Problem, den Antrieb aktiv zu kühlen, beim Verbrenner hat da auch keiner ein Problem.
Welche Anbieter kommen denn für herkömmliche (Gleichstrom?)-Motoren in Frage?

Grüße

Peter
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.172
0
#9
ich bin an einer Machbarkeitsstudie für ein Elektro-Zweirad
dran.
Ziel ist ein Teil, dass mindestens 85 km/h schaffen soll. Die
benötigten Drehmomente beziehen sich auf einen Raddurchmesser
von 420mm.
Elektroroller wie der EVT schaffen mit entsprechend hoher Spannung die 85 km/h. Allerdings ist der Raddurchmesser geringer.

Schön wäre ein Radnabenmotor vor allem aus Platzgründen, da
dann im rahmen mehr Platz für die Akkus wäre. Leider sieht es
so aus, dass erschwingliche Motoren (ob nun Radnabe
(erschwinglich? haha) oder "normale" Bauform) in der
8kW-Klasse schon sehr sehr groß sind.
Ich verstehe nicht warum Du für die oben genannten Fahrleistungen unbedingt einen 8 KW Motor brauchst.

Welche Anbieter kommen denn für herkömmliche
(Gleichstrom?)-Motoren in Frage?
Schau mal unter http://ev.starttips.com/ da findest Du einige Anbieter.

Gruß,
Emil
 

Michael

Neues Mitglied
07.12.2012
27
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#10
Bernd Schlueter schrieb:

Bei 100 Grad Celsius geht bereits Magnetismus verloren, denn diese Motoren benötigen die stärksten, aber auch empfindlichen Neodymmagnete.
Hallo Bernd, Peter u.a.!

Sorry, wenn ich wieder damit anfange: die (geschaltete) Reluktanzmaschine hat keine Permanentmagnete (und auch keine Rotorwicklungen).
Kann mir einer von Euch Experten mal zustimmen oder widersprechen, ob sich diese elektrische Maschine nicht hervorragend für robuste, einfache und damit wartungsarme elektrische Antriebe eignet? Ich bin keine E-techniker (hatte es mal als Nebenfach) aber sehr interessiert und schätze Eure Meinung und Kenntnisse.

Freundliche EL-Grüße aus EL (Emsland)
Michael R.
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.172
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#11
Hallo,

unter http://www.unibw-muenchen.de/campus/EIT61/downloads/papers/hiller/Paper_SRD_ICPE01.pdf findest Du ein Dokument das den Motor für Elektrofahrzeugnutzung untersucht.

Auch unter http://www.supertech.bme.hu/hibrid/Hybridvehicles-11-1.pdf findet man einiges an Infos.

Sonst kannst Du auch mal in Google "switched reluctance" eingeben und Du findest eine Unmenge von Dokumenten.

Gruß,
Emil
 

Michael

Neues Mitglied
07.12.2012
27
0
#12
Hallo Emil,

Danke für die Links! Fast alles, was im Internet zu diesem Thema zu finden ist, habe ich vor ca. einem Jahr bereits durchgewühlt. Offensichtlich ist diese elektrische Maschine ein beliebter Forschungsgegenstand aber sie hat sich in der Industrie noch wenig etabliert und ist dementsprechend kaum erprobt oder gar standardisiert.

Ich wäre dankbar für eine persönliche Einschätzung der Elektrotechnikexperten hier an Bord, ob sich die geschaltete Reluktanzmaschine für Antriebszwecke besonders eignet (evtl. als Radnabenmotor) oder eher nicht (Begründung).
Einige spezifische Probleme sind mir bekannt. Bei Radnabenmotor kommt natürlich sofort der "Ungefederte-Massen-Alarm". Ansonsten neigt dieser Motor zu starken Vibrationen. Letzteres Problem sollte aber konstruktiv lösbar sein.

EL-Grüße,
Michael R.
 
19.01.2004
143
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Krefeld
#13
Klar, Michael, ist der Schrittmotor den Permanentmagnetmaschinen zumindest ebenbürtig. Schrittmotoren sind meist Reluktanzmaschinen.
Von der Temperaturfestigkeit her hast Du absolut recht. Auch das Gewicht ist nicht höher. An verschiedenen Unis hat man leistungsfähige Motoren gebaut.
Die Dinger sind heute noch zu schwer. Aber mit filigraneren Strukturen könnte man das Gewicht deutlich reduzieren. Ein enger Luftspalt ist der entscheidende Punkt.
Damit verlangt er hohe Präzision, nicht gerade günstig, im Folterreifen eingezwängt.

Für das Elektroauto, so denke ich, kommt nur ein Getriebemotor in Frage. Wir sind nicht schnell genug, eine Wasserkühlung für den Anstieg wäre zu aufwendig.
Wir sollten schon auf 90% Wirkungsgrad Wert legen.
Gegen einen Getriebereluktanzmotor wäre natürlich nichts einzuwenden, obwohl bei den heutigen Halbleiterpreisen und-Leistungen modernisierte herkömmliche Motoren die sinnvollere Lösung sind, wenn wir endlich mal mit unseren Stückzahlen gegen das Militär anstinken können. Sonst gehen wir einfach den Umweg.
Obwohl, auch manche Panzertürme werden schrittweise verfahren.
Bernd
 
K

Klaus

Guest
#14
Hallo Peter,

Dein Projekt hört sich faszinierend an. Wie ich lese, scheint ein wichtiger Faktor der cW-Wert zu sein. Sicher hast Du durch Deine Recherchen schon einen einigermassen Überblick über die Berechnungsgrundlagen. Kennst Du Quellen, die in allgemeinverständlicher Weise für einen Laien auf diesem Gebiet das Thema cw-Wert erschliessen? Und: wie läßt er sich ermitteln ohne den für uns unbezahlbaren Test im Windkanal?

Gruß aus dem Sauerland

Klaus
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.172
0
#15
Hallo,

unter http://www.rst.mp-all.de/leistung.htm findet man Informationen über den Windwiderstand mit dem Fahrrad je nach Haltung.

Emil
 
04.04.2006
55
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#16
Hallo Klaus,

dr cw-Wert geht linear in den Fahrwiderstand ein.
F=(Luftdichte/2)^2*cw*Querschnittsfläche*(Geschwindigkeit)^2.
cw-Werte kann man so gut wie nicht berechnen. da ist es wirklich einfacher, im Windkanal zu prüfen. Aber es gibnt tabellierte cw-Werte für verschiedene geometrische Formen und Fahrzeuge in der Literatur. Da ist nichts geheimnisvolles dabei.
Unverkleidete zweiräder haben einen extrem miesen cw-Wert zwischen 0,7 und 2,7, ja nach Buch, das ist das Problem.
Für eine allgemeinsverständliche Erklärung kannst Du unter http://www.matheboard.de/lexikon/Luftwiderstand,definition.htm nachschauen.

beste Grüße

Peter
 
A

andreas

Guest
#17
Hallo Emil
Hier ist die Patentnummer zum EVT-Motor: DE000020021972
Im Depatisnet findet man die PDFs dazu http://depatisnet.dpma.de/depatisnet?window=1&space=main&content=einsteiger&action=treffer&session=QhdEeNNu1b|1108821112130&stamp=25239
Meiner Meinung nach handelt es sich um einen durch Kohlen und Kollektor gesteuerten Gleichstrommotor, bei dem die Position von Rotor und Stator getauscht wurde. Die Wicklung mit Blechpaket liegt also außen und dreht sich mit der Felge und der Stator befindet sich im Inneren und ist mit Permanentmagneten bestückt. Vorteil: Obwohl der Motor komplett verschlossen ist, kann die Wicklung über die Felge gekühlt werden. Nachteil: Auch dieser Motor besitzt Kohlen, die Verluste bedeuten und viel Eisen, welches ummagnetisiert werden muß. Durch die niedrige Drehzahl spielt das aber keine so große Rolle.
Schrittmotoren würde ich lieber nicht einsetzen, wenn dann mit einem Encoder. Sonst kann Schrittverlust mit sehr starken Drehmomentsprüngen auftreten, was gerade beim Zweirad zu Stürzen führen könnte. Mir sind auch keine Schrittmotoren in der Leistungsklasse bekannt, vielleicht kann mich mal jemand aufklären.
Ich denke, am interesanntesten dürften in Zukunft die bürstenlosen Gleichstrommotoren werden, von denen bereits viele Leistungsstarke Bauformen existieren. Ob man mit solchen Motoren allerdings eine hohe Polzahl verwirklichen kann, weiß ich nicht. Interessant finde ich eine Bauform ähnlich dem in CD-spielern und Lüftermotoren: Auf der Innenfläche des außenliegenden Rotortopfs sind Permanentmagnete angebracht. Der elektrische Teil steht in der Mitte und kann 3 oder mehr Pole aufweisen. Durch Multiplikation der Anzahl der Permanentmagnetpole mit der Anzahl der Wicklungen erhält man die Anzahl der Rastmomente. Man kann solche Motoren auf Höchstleistung bringen und im Modellbau verwenden. Zur Kühlung muß man allerdings eine Menge Luft durch den Stator blasen. Bei einem Flugzeug ist das natürlich kein Problem, bei einem Fahrzeug schon eher. Stichwörter: Hacker, LRK, Torcman, Kontronik, Maxon, Plettenberg. http://www.torcman.de/ Die hier erreichten Leistungsdichten sind gigantisch (3KW bei 82mm Durchmesser und 1.6kg), die Preise leider auch, außerdem sind das auf keinen Fall Dauerleistungen. Aber ich denke, das Prinzip ist geeignet für einen Radnabenmotor, gerade weil die drehende Glocke mit den Permanentmagneten in der Felge untergebracht werden könnte. Vielleicht können sie dir den Motor, den Du wüschst sogar bauen.

Viel Spaß beim grübeln und tüfteln
Gruß
Andreas
 
A

andreas

Guest
#18
Hallo
Wie findet Ihr den Link hier:
http://www.tip.csiro.au/Machines/papers/iwscem/#4.%20%20MAGNET%20ARRANGEMENT
Der untere Drehzahlbereich ist vom Wirkungsgrad her immer schlecht, meist aber besser als eine schleifkupplung. Ein sehr leichter Motor, was das Drehmoment angeht. Irgendwo stand was von max 50 Nm, mit höherer Spannung und Wirkungsgrad<90%. Die Halbacharrays scheinen eine Verlustarme und sehr energiedichte Anordnung zu sein. Ohne Eisen, das ohnehin nur wiegt. Das Magnetfeld verläuft tangential gesehen wie eine Sinusschwingung zwischen zwei Magnetarrays mit großem Luftspalt. Da hinein kommen die Spulen, deren Kupfer einen hohen Anteil am idealen Verlauf hat. Die Spulen können aus Kupferdrähten oder Bändern sein. Sie erzeugen über den Umfang wiederum eine sich bewegende Sinusschwingung. Dies ist in dem Prototyp komplett ohne Eisen ausgeführt. Dafür müssen dann aber Induktivitäten von 100µH zusätzlich geschaltet werden, damit der Controller damit zurecht kommt. Vielleicht könnte man die Schaltfrequenz höher setzen, auf 100KHz z.B.
Gruß
Andreas