Niels' Axialfluß -Heli"Halbach"motor

© Dr. Ralph Okon 19012005

Helidirektantriebe

Inspiriert vom berühmten cisro- Solarmobil Radmotor, hat sich Niels Polfliet darangemacht, dessen axialfluss Wirkprizip für seinen Corona 7Zellen heli als Direktantrieb nutzbar zu machen.
Zunächst hat er das ganze als FEMM Simulation mit 7mm Luftspalt und einfachen eckigen N38 Magneten durchgerechnet.
Dann wurde ein kleinerer Prototyp gebaut, der jedoch beim Testen bei hoher Drehzahl auseinandergeflogen ist.
Niels meint, daß dieser Motor hinsichtlich wirkungsgrad schon einem kleinen CDR überlegengewesen sein.

Niels beklagt, daß er in seiner Konstruktion zunächst die Kühlung vergessen hat und sie nachrüsten musste.
Ich denke jedoch, daß sich diese leicht in Form der einer Erhöhung der Zahl der "Luftschaufeln" am Motor optimieren lässt.

Der Heli (78cm Rotordurchmesser und 1,3kg fliegt gut mit dem Motor, allerdings muß er nach 5min landen, um den Motor abkühlen zu lassen.
Leichtere Akkus wären ein weg zur Leistungsoptimierung- aber die sind halt teuer!

Davon ausgehend hat er folgende Motorwerte berechnet: Kv 408
Ri 0.092
Io 0.8A @+-7 volts
Current @ max power +-40A ,
141.5W
n @ Pmax 49.5%
rpm @ Pmax 1455
Current @ n max 7.96A
n max 81%
P n max 47w
Rpm Nmax 2646
Natürlich stellen sie sich in der Praxis üblicherweise etwas schlechter dar, als man errechnet hat.
Nach dieser Berechnung sollte es möglich sein, den Heli mit einem Wirkungsgrad von 70% schweben zu lassen.
Ausgehend von den errechneten Flußgrößen und dem Leistungsbedarf von etwa 100W aus /Zellen bei etwa 2000rpm unter Vollast hat er die Spulen mit 8fach 0,3er Draht gewickelt.
Das ergibt einen Gesamtquerschnitt von 0.57 mm²- mit sicherheit ausreichend für die benötigten 20A Laststrom.
Eine der beiden Rotorplatten von der Seite gesehen.
Die Magnetarrays liegen- vor allem aus Konstruktiven Gründen- auf eisernen Rückschlußplatten- wer schon mal ein Array zusammengebaut hat, weiß, wie widerspenstig die vielen kleinen Magnete sein können, wenn man sie anders anordnet, als ihnen lieb ist.
Beide Arrayplatten sind übrigens völlig deckungsgleichen gestaltet.
Der Blick von oben auf eine der Rotorplatten offenbart die zerklüftete Magnetarchitektur, die viele Kanten und Winkel für unberechenbare Magnetlinienverläufe bietet.
Auch der Luftspalt zwischen der relativ groben Oberfläche der Spulen und diesem Magnetgebirge mit seinem sich ständig änderden Spaltmaß wird einiges an Wirkungsgrad kosten.
Aber so ist das halt beim Bastler- er muß auf das zurückgreifen, was ihm an Material zugänglich ist und dabei viele Kompromisse in Kauf nehmen.

 

Das könnte das Motordesign der Zukunft sein.

Die niedrige Zieldrehzahl beim Direktantrieb hat allerdings wegen der hohen nötigen Windungszahl einen ziemlich hohen Innenwiderstand zur Folge.

Deshalb will Niels seinen nächsten Motor nach dem gleichen Axialprinzip bauen, allerdings mit Getriebe.

Alles in allem ein schöner Erfolg und ein weiterer Schritt auf dem Weg zum optimalen Heli-Direktantrieb -

Herzlichen Glückwunsch, Niels!

 

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