12N8P675-16

© Dr. Ralph Okon 23022006

Motorenseite

In den drive-units verschiedener großer Laserdrucker finden sich häufig umbaugeeignete Statorpakete von 67,5mm Ducrchmesser und 16 bzw. 25mm Höhe.
Hier ein Foto einer demontierten unit im Vergleich zum 5013"Volksmotor"-Statorpaket.
Original sollen 34Windungen mit dünnem 0,8er Draht gewickelt gewesen sein. Eine solche Bewicklung muß einen sehr hohen Innnenwiderstand und eine sehr niedrige Drehzahl zur Folge gehabt haben.
Für eine solche Auslegung auf niedrige Leistungsabgabe und hohe Betriebssicherheit hat der original eingebaute dicke Kunststoffmagnetring ausgereicht.

Das Bild zeigt den ersten Umbauversuch des ursprünglichen Eigentümers.
Statordurchmesser 67mm
Glockendurchmesser 79mm
bewickelt mit 12W 0,75CU
8 neodymmagnete
Gewicht 480 Gramm

Die hier eingebauten Magneten sind natürlich viel zu schmal- die Abdeckung liegt deutlich unter 50%.
Erstaunlich ist, daß der Motor auch in dieser Konfiguration gut gelaufen ist.

Der umfassenden Forumsdiskussion folgte der erste Evolutionsschritt mit größeren Magneten.
Aus heutiger Sicht wäre es sicher noch günstiger gewesen, neben jeden der oben eingebauten dicken Magneten einfach einen 2. (mit gleichen Maßen) zu plazieren.

Nach der 2. zweiten Ausbaustufe - die Bewicklung wurde auf 8 wd mit 1,25mm dickem Draht geändert - zeigte der Motor bereits beeindruckende Leistungen.
Hier ist das Testvideo (4,2MB) mit einem Schulzeregler und 22 Zellen dazu. (5700 rpm an einer 16" x 11")
Weil seine Leistungsforderungen damit absolut erfüllt waren und auch aus Zeitmangel hat LUSCHEN damals die Weiterentwicklung eingestellt und irgendwann den Motor verkauft.

Nachdem er durch mehrere Hände gewandert war, tauchte der Motor wieder in einer Forumsdiskussion auf.
Thomas Latuske hatte ihn ersteigert und erfolglos eine Neubewicklung mit 1,8mm Draht versucht um den Leistungsdurchsatz des Motors weiter zu steigern. Beim Abwickeln wegen diverser Statorschlüsse wurde die originale Lackisolation endgültig ramponiert.
Auch der Versuch, den abgeplatzten Isolack durch "Uhu endfest" zu ersetzen war nicht wirklich erfolgreich.
So kam der Stator in meine Hände.
Wie immer habe ich zunächst einmal getestet, was maximal gehen könnte.
Oben rechts ein Bildausschnitt vom einem Test, der mir zeigte, daß 26 Drahtstücken von 1,8mm Durchmesser in eine papierisolierte Nut passen.
Das entspräche maximal 13 Windungen mit dem dicksten mir zur Verfügung stehenden Draht!

Um den bisherigen Drehzahlbereich beizubehalten, hatte Thomas mir eine Bewicklung mit 8Wd je Zahn im ABCABCABCABC- Schema für 12N8P fest vorgegeben.
Zwar ist 12N8P nach der theorie nicht besonders günstig, aber da ich das angestrebte 12N8P Schema noch nicht in meiner "Testsammlung" hatte, war's mir auch recht.

Das Bild zeigt 6 gefädelte Windungen mit 1,8mm dickem Draht.
Gefädelt, weil es durch die wegen der ramponierten Isolation notwendige Einlage von Isopapier nicht mehr möglich war, den Draht auf üblichem Wege in die Nuten einzulegen.
Dieses Problem führte dazu, daß die Drahtstärke auf 1,5mm reduziert werden musste, um den Arbeitsaufwand in einem vertretbaren Rahmen zu halten.
Wenn ich den entsprechenden Aufwand betrieben hätte, wären die angestrebten 8 Windungen auch mit dem 1,8mm oder gar 2mm dicken Draht durchaus machbar gewesen.
Ein spezielles Werkzeug ist jedoch neben dem speziellen Wickelmodus unabdingbare Voraussetzung dafür.

Mal ein Paar Berechnungen zum Füllgrad:
Die maximal möglichen 13Wd mit 1,8er Draht wären 66,2mm2 Kupfergesamtquerschnitt je Nut.
Die jetzt realisierten 8 Windungen mit 1,5mm Draht sind dagegen nur 28,27mm2.
Das ist zwar weniger als die Hälfte des Möglichen, aber gegen die erste Bewicklung mit 12 x 0,75mm (10,6mm 2)bzw.
die Ausgangslage mit 9Wd 1,25 (22,1mm2) ist das

schon eine erhebliche Steigerung des Füllgrades und Senkung des schädlichen Innenwiderstandes.

Die alte 9 x 1,25er und die neue 8 x 1,5er Bewicklung von vorn.
Ausser der größeren Drahtdicke fällt lediglich auf, das die 8. Windung in die 2.Lage verlegt werden musste,
was eine deutliche Verlängerung des Drahtanteiles im Wickelkopf zur Folge hat.
Das Ganze sieht von hinten deutlich unterschiedlicher aus.
Durch den gewählten 1-2-3- Wickmodus konnten Kreuzungen der Übergangsdrähte völlig vermieden werden.
Die Bewicklung wirkt dadurch wesentlich sauberer und aufgeräumter.
Alte und neue Glocke im Vergleich.
Die neue Glocke hat Thomas selbst konstruiert und realisiert.
Durch den gedrehten 2mm dicken und 35mm hohen Rückschlußring und die kaskadierten Magnete war es möglich, den Luftspalt auf ein Maß < 0,5mm zu bringen.
Das passt einerseits sehr gut zu den kräftigen Magneten und die gewachsene Dicke der Komponenten erhöht gleichzeit die mechanische Stabilität dieses Riesenmotors.
Der Glockenboden (im folgenden Foto rechts nochmal einzeln) ist so dick (6mm) ausgelegt, daß es möglich war, Rückschluß und Glockenboden miteinander zu verschrauben.
Der Motor mit seinen jetzt ca. 630g Gewicht (vorher 550g) und 76,5mm (vorher 79,5mm)Aussendurchmesser ist schwingungsgedämpft am Flieger montiert.
Der Motor bei der Messung der Leerlaufdrehzahl.

Thomas hat folgende Daten gemessen:
Vorher:

  • Leerlauf: 23,70V 4,00A 7500rpm
  • Lastbetrieb 1: 19,5V 31,0A 5010rpm (16" x 12" Menz Holzprop)
  • Lastbetrieb 2: 18,7V 33,4A 4900rpm
  • Lastbetrieb 3: 18,3V 31,2A 4740rpm

Nachher:

  • Leerlauf: 24,10V 5,80A 7650rpm
  • Lastbetrieb 2: 18,3V 40,2A 5200rpm (18" x 11" Klapp mit 57mm Mittelstück)
  • Lastbetrieb 3: 10,8V 16,1A 3210rpm (18" x 11" Klapp mit 57mm Mittelstück)
  • Thomas meint: "Wen es interessiert, der kann diese Werte in den Antriebsrechner eintragen und staunen.

    Klar ist schon auf den ersten Blick, daß sich die Leistung erhöht hat.
    Wenn man dazu noch bedenkt, das mit einem viel zu kleinen Li-Akku (2000mAh) getestet wurde, sollte klar sein, was mit entsprechend Spannungsstabilen Stromlieferanten möglich sein wird!
    und 5200 rpm mit einer 18" x 11" Klapplatte am 57er Mittelstück bedeuten, daß auch für schwerere Flieger wirklich "ausreichend" Schub erzeugt wird.

     

    FAZIT:

    Es ist gelungen, einen sehr kraftvollen Umbau zu verwirklichen.
    Die gezeigten Leistungen ( vor allem die hohe Drehzahlsteifigkeit)lassen ein breites Anwendungsspektrum zu.
    Mit den getesteten Strömen und Spannungen ist der Motor bei weitem noch nicht an seine Grenzen gestoßen.
    Ich denke, ein Leistungsdurchsatz bis zu 2 kW (höhere spannung, höherer Strom)sollten schon in dieser Konfiguration problemlos zu bewerkstelligen sein.

    Eine weitere Leistungssteigerung durch eine Änderung der Nut/Pol-Kombination und eine weitere Steigerung der Drahtstärke ist eine absolut realistische Option!

    An einem unbeschädigten Stator sollten sich 10Wd 1,8er Draht gut unterbringen lassen.
    Oder bei einem gleichzeitigen Übergang auf eine 12N10P Kombination (geringeres Rasten) als quasi 7Winder mit 2x1,5mm 2 lagig parallel wäre eine noch deutlichere Senkung des Innenwiderstandes möglich, was der Leistungsausbeute und dem Wirkungsgrad sehr zuträglich sein müsste.

     

    Navigation