Der Antrieb
Leider sind die von bekannten Firmen angebotenen "Komplettantriebe" oft sehr "billig" gehalten.
- Häufig werden Gummimotorluftschrauben von Spielzeugmodellen mit den gammeligsten Motoren die es überhaupt gibt kombiniert. Beides wird dann mit einem Plastikgetriebe im Modul 0,5 zu einer laut kreischenden Einheit zusammengeschustert.
Das muss und soll nicht so sein. Wir wollen einen gut angepassten Motor mit einem leisen Getriebe und ausreichend Leistung für unsere Modelle. In „Expertenkreisen“ heißt es dann immer, das ein Glockenanker die optimale Lösung ist, da diese Edelmotoren einen sehr hohen Wirkungsgrad haben. Leider ist das nicht die ganze Wahrheit. Ich möchte daher kurz auf die gebräuchlichen Motoren eingehen.
Wenn die Slowflykollegen von Glockenanker sprechen sind grundsätzlich die Edelmotoren der Firma „Faulhaber“ gemeint. Bekannte Kandidaten sind z.B. der 1717, 1616, 1624 usw.
Die erste Zahl gibt hierbei den Durchmesser, die zweite die Länge der Motoren an.Letztendlich finden wir diese Motoren dann z.B. im Scanner, wo sie den Spiegel bewegen, im Blenden- und Zoomantrieb einer Kamera, in Laufwerken, und und und - Diesen "Job" machen diese Motoren dann tausende von Stunden lang.
1717 und 1624 > Alle Faulhaber Motoren dieser Größenklasse sind jedoch leider nicht für "hohe" Leistungen ausgelegt.
Die Entwicklung dieser Edelmotoren ist für ein gänzlich anderes Einsatzgebiet gedacht. Sie sind für extreme Langlebigkeit und für sehr hohe Ansprüche hinsichtlich Präzision gebaut. Somit verfügen diese Winzlinge z.T. über Edelmetallbürsten, vorgespannte Kugellager, ein staubdichtes Gehäuse usw. usw.
Die Kehrseite der Medaille ist die sehr geringe, maximale Abgabeleistung (bei 1717 3V nur 1,41 Watt) und der recht hohe Listenpreis (61,60 DM) - Dennoch erfreut sich dieser Motor weiter Verbreitung!?
Ich denke der entscheidende Grund hierfür, liegt in dem hervorragendem Getriebe, welches für diese Motoren ebenfalls von Faulhaber angeboten wird. Somit kann man die Motor-Getriebe-Einheit komplett an den Slowflyer bauen und eine Luftschraube aufstecken. Wer meint, daß der Glockenanker einen sehr guten Wirkungsgrad hat und deswegen vorzuziehen ist, hat prinzipiell Recht - Der maximale Wirkungsgrad des 1717 3V beträgt immerhin 66% - Aber nur bei 3V und maximal 1,41 Watt!
In der Praxis werden dann die Motoren der 3V Klasse mit mind. 8 Zellen "befeuert" - Jetzt kommt natürlich viel mehr als 1,4 Watt heraus, die Motoren werden gnadenlos überlastet. Nach wenigen Flugstunden ist der teure Motor hin; Eine Reparatur ist nicht möglich. Ob letztendlich ein 1616 oder 1717 genommen wird ist fast egal - die vom Hersteller empfohlene maximale Abgabeleistung ist fast identisch und die Überlastung somit auch.Somit ist die Belastung der kleinen Schleifbleche auch im Teillastbereich sehr hoch. Alternativ könnte man eine Festinduktivität parallel zum Motor zur Stromglättung montieren. Leider würde diese bei der niedrigen Taktfrequenz der Standartregler so groß ausfallen, das sie sich aus Gewichtsgründen verbietet. Anders ist das bei den wesentlich teureren HF-Regler. Aufgrund der hohen Frequenz von mehr als 100 kHz (!) fällt die Festinduktivität wesentlich kleiner aus. Daher finden wir tatsächlich am Ausgang dieser Regler ein solches Teil. Durch diese Maßnahme kommt aus den HF-Reglern fast Gleichstrom heraus und keine folge von Stromstößen wie bei den „Standart Reglern“. Somit ist die Belastung der Glockenankerbürsten wesentlich geringer, die Lebensdauer erheblich höher.
< Im Bild ist ein geöffneter 1717 zu sehen. Der Magnet sitzt im inneren des Motors fest, die ständerlose Drahtglocke dreht sich im Spalt zwischen dem Magneten und dem Rückschlussring (=Gehäuse) des Motors.
Gut zu sehen ist, dass diese Motoren keine richtigen Kohlebürsten haben, sondern zur Kommutierung lediglich winzige Schleifbleche besitzen. Dies ist auch der Grund für das frühe Ableben bei der erforderlichen Überlastung.
Die Schleifbleche brennen weg. Beschleunigt wird dieses noch durch die Verwendung von einfachen Slowflyreglern mit einer Tacktung von 3 bis 5 kHz. Da die Glockenanker ja einen eisenlosen „Anker“ haben verfügen sie auch über nahezu keine Induktivität, welche die vom Regler ausgehenden „Stromstöße“ glätten kann.
Trotzdem halten die Bürsten und der Kommutator benötigte Ströme von über einem Ampere nicht dauerhaft aus.
Um mich nicht falsch zu verstehen: Grundsätzlich ist es kein Problem einen Glockenanker für unsere Zwecke zu bauen.
Die Firma Faulhaber würde sicherlich auch eine solchen Motor bauen, wenn ihnen jemand dazu den Auftrag erteilt. So weit mir bekannt ist, hat das jedoch noch niemand gemacht. D.h. es besteht wohl keine industrielle Nachfrage von „Hochleistungsglockenanker“.
Daher kann ich vom Einsatz dieser Motoren nicht überzeugt werden. Alternativ könnte man natürlich einen Slowflyer bauen der tatsächlich nur mit 1,4 Watt Aufnahmeleistung auskommt und den Motor somit nicht überlastet. Bei 8 Zellen (9,6V) würde dann ein Strom von 146mAh fließen dürfen – leider fliegt damit wohl kaum ein Slowflyer.
Wir brauchen also einen kleinen, robusten Elektromotor der weniger als 20g wiegt, vernünftige Bürsten und anständige Wicklungen hat.
Glücklicherweise gibt es eine Unmenge von kleinen Elektromotoren die für Slowflyer geeignet sein können.
Sie sind meinst für Massenprodukte wie z.B. Elektrorasierer, Video- oder Kassettenrekorder, Servomotoren für die Autoindustrie und vielem mehr in sehr großen Stückzahlen produziert. Grundsätzlich handelt es sich hierbei um Eisenankermotoren, welche artbedingt schon eine innere Induktivität haben und sich somit ihren Strom selber „glätten“.
Wir könne also die ganz normalen Slowflyregler bedenkenlos verwenden! Zweifellos ist es kaum möglich Motoren direkt vom Hersteller beziehen, da z.B. bei Mabuchi unter 10000 Stück kein Deal läuft.
Gute Quellen sind meist Elektronik-Versandhändler, die Restposten in nicht unerheblichen Mengen aufkaufen. Erfreulich sind dann auch die Preise von meist 0,20 DM bis 5,00 DM. Aber welcher Motor ist von all denen nun brauchbar? Typenbezeichnungen gibt es größtenteils nicht mehr, da die Motoren auf „Supermotor“, „Universalmotor“, oder „Kleinstmotor“ umgetauft werden.
Wir können froh sein, wenn wenigstens eine Nennspannung angegeben ist. Gewichte und Innenwiederstände sowie Leerlaufstrom bleiben unbekannt.
Man kann also nur „blind“ bestellen und hoffen, dass wir brauchbares bekommen.
Da es sich vorwiegend um Pfennigartikel handelt, können wir ruhig 10 oder 20 verschiedene Motoren kaufen und ausprobieren.
Selbst habe ich wohl schon hunderte von Motoren getestet und teilweise für sehr gut befunden. Aber worauf ist zu achten?
Oftmals reicht die Methode des „scharfen Hinsehens“ aus, um den Motor zu bewerten.
Wenn von außen kein Einblick in den Motor zu bekommen ist (Befestigungslöcher, Kühlöffnungen usw.), machen wir das gute Stück also erst mal auf und gucken uns den „Inhalt“ genau an. Aber Achtung – später wollen wir das Schmuckstück je nach Tauglichkeitsgrad u.U. noch für unsere Modelle verwenden. Also nicht mit dem Hammer aufmachen sondern so, dass wir ihn wieder zusammenbauen können. (Leichter gesagt als getan)
Folgende Punkte sind jetzt zu beachten:
- Wie dick ist der Wickeldraht des Ankers? Hier brauchen wir nicht zu messen, sondern beurteilen nach unserem Modellbauerinstinkt. Erinnert uns die Wicklung ehr an ein Haar, so können wir den Motor gleich wegpacken.
Solche dünnen Wicklungen haben einen zu großen Innenwiderstand und werden daher zu heiß und brennen durch.
Finden wir eine 0,3 oder sogar 0,4mm dicke Wicklung, so ist der Motor schon mal sehr gut.- Wie gut ist der Wickelraum ausgenutzt? D.h. wie voll ist der Anker gewickelt?
Ist er halb leer, so wurden Kompromisse in der Heerstellung gemacht. Oftmals wird je nach gewünschter Betriebsspannung einfach die Windungszahl reduziert und kein dickerer Draht genommen. Besser währe hier den Wickelraum mit dickerem Draht bei gleicher Windungszahl komplett auszufüllen und so den Innenwiderstand des Motors zu reduzieren.
Wenn der Motor ansonsten gut geeignet ist, sollte man ihn selber neu bewickeln.- Wie sehen die Bürsten des Motors aus? Sind es dünne Federn wie bei den kleinen Glockenankern?
Wenn ja, können wir den Motor gleich wegtun. Haben wir richtige Hammer- oder sogar Schaftbürsten (Köcherbürsten) ist der Motor diesbezüglich sehr brauchbar. Hier zählt grundsätzlich: je größer, je besser.
Wenn wir den Motor schon mal geöffnet haben, kann man gleich überprüfen wie hoch der Anpressdruck der Büsten ist.
Sie sollten schon ordentlich aufliegen, um den Übergangswiederstand von Bürsten zum Kommutator zu reduzieren. Erfahrungsgemäß werden die kleinen Motoren im fortgeschrittenem Alter nämlich etwas „lascher“, irgendwie fehlt etwas „Spritzigkeit“. Die Ursache hierfür liegt nicht in z.B. der Entmagnetisierung der Dauermagneten, sondern im erhöhtem Übergangswiederstand von den Bürsten zum Kommutator. Mit der Zeit „verkohlen“ die Oberflächen beider Bauteile durch das Bürstenfeuer etwas. Hinzu kommt das sich die Spalte des Kommutators mit verbranntem Bürstenabrieb zusetzen können und so einen kleinen Kurzschluss verursachen.
Bei sattem Anpressdruck der Bürsten erhöhen wir zwar den Leerlaufstrom etwas, reduzieren aber das sog. „Bürstenfeuer“ und den Übergangswiderstand. Beide Faktoren reuzieren die Verkohlung. Ich schlage also vor den Anpressdruck der Büsten zu erhöhen. Dies kann je nach Bauart des Motors z.B. durch einfaches Biegen oder durch den Einbau einer kleinen Federzungen geschehen. Dennoch sind Kommutator und Bürsten Verschleißteile. Irgendwann sind beide verschlissen. Wir könne in unserem Anwendungsfall wohl von einer Lebensdauer von 200h (!) ausgehen.- Wie groß ist der Spalt zwischen Anker und Magneten? Wenn hier zu viel Luft ist, könne wir die meist nur geklemmten Magneten herausnehmen und auf der Außenseite mit etwas Tesafilm aufdicken und wieder einbauen. Der Zeitaufwand ist minimal, trägt jedoch ebenfalls zur „Verbesserung“ des Motors bei.
Haben wir die Antriebe nach der Methode des „Scharfen Hinsehens“ vorsortiert, sollte man Gewicht, Innenwiderstand, Leerlaufstrom und Drehzahl/Volt ermitteln. Nur so können wir direkt vergleichen und eine Getriebe anpassen.Einige von mir auf diese Weise gefundenen und vielfach angewendeten Motoren möchte ich hier kurz vorstellen:
Der Mabuchi 050
Bei 9,6V und 1,5A liegt der Wirkungsgrad des Motors ca.: bei 60%. Sicher hört sich das katastrophal an, ist bei Motoren dieser Größenordung und der verhältnismäßig hohen Belastung jedoch ein sehr guter Wert. Überzeugend ist zudem noch seine unglaubliche Lebensdauer (meine ältesten Slowflyer fliegen immer noch mit dem ersten Motor) und sein geringer Preis von etwa 5,-DM. Brauchbar ist dieser Motor noch für eine Dauerbelastung von 2A bei 9,6V. Über 2A wird die Erwärmung zu stark und somit der Innenwiederstand zu hoch. Jetzt beginnt der Teufelskreis, denn der erhöhte Innenwiederstand verbrät noch mehr Energie in Wärme wodurch sich der Motor weiter aufheizt und wiederum hochohmiger wird. – Die Leistungsgrenze ist erreicht – es muss ein größerer Motor genommen werden.
Einer der wenigen, kleinen Motoren der diesen Anforderungen genügt ist der Mabuchi 050 (auch bekannt unter dem Namen MK-Motor). Er ist tatsächlich bei einem Gewicht von XXXX für 1A bei 6V ausgelegt.
Auffallend sind die Recht robusten Wicklungen und der sehr stabil gehaltene Kommutator. Hier kommen richtige Hammerkohlen zum Einsatz und keine dünnen Blechfedern. Wer sich etwas mit Motoren auskennt wird mir glauben, dass dieser Motor über 1A nur lacht. Ich habe daher keine Probleme mit 9,6V und ca.: 1,5A zu fliegen. Hierbei ist kaum eine Erwärmung des Motors zu spüren! - Die Flugdynamik ist überzeugend, reicht aber nicht für spektakuläre Aufwärtsfiguren. Wer dieses unbedingt will kann diesem Motor sicherlich ohne Weiteres auch 10 Zellen zumuten (Achtung entsprechenden Regler verwenden).
Länge:
Durchmesser:
Gewicht:
Empfohlenes Getriebe: 6:1
Empfohlene Luftschraube: 23x12cm CFK von Norbert Ladenburger
8x6“ bis 10x4,7” APC Slowfly
Empfohlene Zellen: 8xN-110AA; 7x N-270AA
Einsatzgebiet: Indoor- und Slowflyer um 150g (max. 200g)
Der XXX
< Der XXX ist ein Motor, der es mit einem Speed 250 locker aufnehmen kann.
Ausergewöhnlich für diese Größenklasse sind die durch richtige Federn angedrückten Köcherbürsten, der großzügig dimensionierte Kommutator und der mit dickem Draht gut gefüllte Anker. Ursprünglich für 3V bei 5A (!) ausgelegt, kann dieser Motor bei akzeptabler Lebenserwartung auch locker mit 6 Zellen 270mAh (7,2V) betrieben werden. Seine schon bei 3V extrem hohe Drehzahl von 20000Upm verlang jedoch in jedem Fall nach einer hohen Untersetzung. Dieser Motor war lange Zeit das stärkste was ich finden konnten und wurde daher auf den Namen TVP getauft (Total Viel Power).
Länge:
Durchmesser:
Gewicht:
Empfohlenes Getriebe: 8:1; 10:1
Empfohlene Luftschraube: 23x12cm CFK von Norbert Ladenburger
8x6“ bis 10x4,7” APC Slowfly
Empfohlene Zellen: 6x N-270AA
Einsatzgebiet: Indoor-Kunstflug, Parkflyer um 300g (max. 400g)Der Permax 280
Bild Permax
Der Permax 280 ist offiziell für Parkflyer vorgesehen und lässt sich wohl in jedem Modellbauladen kaufen. Mit seinen XXXg ist er sicherlich Gewichtsmäßig die obere Grenze von dem was man noch in der Halle fliegen kann. Erfreulich ist auch das reicht leise laufende, gekapselte Getriebe, obwohl Modul 0,5 Verwendet wurde. Bei genauerer Betrachtung fällt jedoch der sehr sparsam bewickelte Anker des Treiblings auf. Hier wurde nicht konsequent optimiert. Des weiteren könnte der Magnetspalt geringer sein. Erfreulich sind jedoch die offenliegenden Köcherkohlen mit „ausnahmsweise“ mal ordentlich Anpressdruck. Selbst habe ich diesen Antrieb ohne Modifizierung lange Zeit in der Depron-Pitts geflogen. Wer Kunstflugambitionen hat und nicht so sehr auf das Gewicht achtet, kann diesen Motor sehr gut verwenden. Wenn man nicht die Werkzeuge hat um einen Spezialantrieb selber zu bauen und dennoch etwas mehr Leistung will, sollte den Anker dieses Motors mit dickerem Draht bei gleicher Windungszahl füllen und den Magnetspalt reduzieren.
Noch stärkere Antriebe sind in der normal-kommutierten Bauweise meiner Meinung nach nicht sinnvoll. Mann müsste entweder die kleinen Motoren stark überlasten oder noch größere und somit schwere Antriebe verwenden. Die Gewichts-Schmerzgrenze liegt jedoch bei 50g. Somit kommen hier nur noch bürstenlose Antriebe in frage.
Auf der Suche nach noch leistungsfähigeren Antrieben
