Brushless Motoren Tuning  Praxis Teil

 

Hier nun will ich euch zeigen wie ihr in der Praxis beim Motoren wickeln vorgehen könnt, welche Werkzeuge und Hilfsmittel nötig sind und einige unterstützende links ins WWW

  1. Werkzeuge:

Isolationsmessgerät:
Um eure Wickelarbeit zu überprüfen benötigt ihr zwingend ein Isolationsmessgerät mit 500, besser 1000 V. Hiermit überprüft ihr, ob eure Wicklung einen Kurzschluss zum Stator hat. Ein Multimeter ist dafür nicht geeignet weil die Wicklung zu niederohmig ist. Ein Isolationsmessgerät könnt ihr ev. Beim Elektriker leihen oder eines kaufen. Ich habe das VC60B+, das kostet so ca. 40 – 50 Euro

KV Messgerät:
Um zu überprüfen ob ihr die richtige KV getroffen habt, bzw. um eine Probewicklung zu testen oder den gewickelten Motor auf seine KV zu überprüfen benötigt ihr etwas um die KV zu ermitteln. Ich benutze dafür einen Unisens E (66 Euro) von SM Modellbau mit Unidisplay (37 Euro).

https://www.sm-modellbau.de/UniSens-E-und-Zubehoer

Ein KV Meter gibt es auch beim HobbyKing für 20 Euro https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-k1-rpm-kv-meter-for-bl-motors.html

Geschliffene und Polierte Zange:

Für größere Motoren mit dickem Draht muss man sich eine oder mehrere Zangen anfertigen. Die Zangen müssen so geschliffen sein, dass diese in die Nuten passen außerdem müssen die ganz glatt poliert sein um die Isolation des Kupferlackdrahtes nicht zu beschädigen. Damit drückt man den Draht an die Nuten. Bei unseren Racer Motoren benötigt man dies nicht weil der Draht noch dünn genug ist und man das mit etwas Zug hin bekommt

Alte Propeller:

Es sollten keine Karbon Propeller benutzt werden, die beschädigten den Kupferlackdraht. Für größere Motoren benutze ich zu geschliffene graue Propeller, für die Racer kann man einfach kaputte Props nehmen und sich diese zu schneiden. Mit diesen Propellern kann man die Wicklung zusammen schieben, bei den kleinen Racer Motoren die Wicklung in den Nuten an die Isolierung drücken und noch vieles mehr. Ist ein Multitool.

Fädelwerkzeug:
Wenn die Wicklung gefädelt werden muss, ist es oft notwendig in der Wicklung etwas Platz zu schaffen um den Draht durch zu fädeln. Bei größeren Motoren habe ich mir hier eine Schraubenzieher geschliffen und poliert, bei unseren Racer Motoren reicht eine einfache Stecknadel.

 

 

 

Rundholz/Dübel:
Zum aufwickeln der einzelnen Drähte vor dem wickeln benutze ich für dicke Drähte drei runde Hölzer mit Loch (Besenstiel), bei den Racern habe ich drei Dübel genommen. Damit tut man sich beim wickeln leichter, es fliegen dann nicht drei ein Meter lange Drähte wild in der Gegend herum, die Drähte bleiben gerade und man kann gut daran ziehen.
Weiterhin sind Wäscheklammer, Zahnstocher, zu geschnitztes Holz oft nützlich wenn man die Wicklung drücken oder bewegen muss. Holz beschädigt die Isolierung nicht.

Kupferlackdraht:
Den sollte man immer in unterschiedlichen Stärken da haben. Man weiß vorher nicht was maximal in die Nuten passt und man muss es ausprobieren. Für unsere Racer Motoren habe ich für Probewicklungen mit Durchmesser 0,28 mm, für die richtige Wicklung bei den 2205er Statoren mit 2300 KV von 0,45 mm bis 0,53 mm Durchmesser. Je nach Stator und je nach KV Zahl variiert das aber. Je mehr Windungen ich machen muss, desto dünner der Draht, je weniger Windungen ich machen muss, desto dicker der Draht.
Ich kaufe den Draht immer bei Elosal, hier bekommt ihr auch Zubehör wie Wickelpapier und Isolationsschläuche,   http://elosal.de/waren/wickeltechnik/index.php.Aber auch z.B. Conrad hat Kuperlackdraht im Programm.

Noch ein paar Grundlagen:

Bevor wir nun wirklich einen Motor wickeln braucht es noch etwas Basis Know How und ein paar Quellen dazu.

Als erstes benötigen wir ein Wickelschema. Man kann die Wicklung nicht einfach auf den Stator wickeln, es muss die Wickelrichtung und die Wickelweise beachtet werden, sonst läuft der nachher nicht oder nur schlecht.Eine sehr gute Seite ist diese Seite http://www.bavaria-direct.co.za/

Hier finden wir fast alles was wir zum Wickeln benötigen. Erst mal wichtig ist diese Seite:http://www.bavaria-direct.co.za/info/

scrollt ihr runter seht ihr das „Windig Diagram Table“. Teeth sind die Hämmer, Poles die Magneten.
Die blau unterlegten Wickelmethoden sind die die uns interessieren, die anderen laufen nicht so gut oder gar nicht. Schauen wir uns unsere Racer Motoren mal genauer an so zählen wir hier am Stator 12 Hämmer und in der Glocke 14 Magnete, wir haben meist 14N12P Motoren (N=Nuten=Teeth, P=Poles, Magneten).
Unser benötigtes Wickelschema ist also AabBCcaABbcC !
Großbuchstabe = Wickelrichtung im Uhrzeigersinn
Kleinbuchstabe= Wickelrichtung gegen den Uhrzeigersinn
Jede Farbe stellt eine Phase des Motors da.Ein grafisches Wickelschema könnt ihr euch hier generieren:http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/und ausdrucken. Einfach die Magnete und Pole eintippen, 2lagig nehmen und D als Verschaltung, dann auf calculate und ihr habt das schön grafisch vor euch.Es gibt noch andere Verschaltungsmöglichkeiten bei den Brushless, da kann ich später mal drauf eingehen. Bei unseren Racer Motoren interessiert uns aber nur mal die D Verschaltung.

Jetzt kann es ja sein, dass euer Ursprungsmotor z.B. 2300 KV hatte, ihr den aber auf eine höhere oder niedrigere KV wickeln wollt. Hierzu gibt es Rechenformeln oder aber diese KV Tabelle:http://lambertus.info/?kv-rechner-(windungszahl-nach-u-v-umrechnen),13
Hier einfach eintippen wie viele Windungen pro Zahn euer Motor hat und welche KV er damit hat. Mit calc erhaltet ihr einen Anhaltspunkt wie viele eure Wunsch KV nötig sind. Auch hier orientiert ihr euch an der ersten Zeile, der D Verschaltung.
Hier könnt ihr auch erkennen, das für eine niedrigere KV Zahl mehr Windungen (dünnerer Draht erforderlich, Motor hat mehr  Drehmoment) und für eine höhere KV Zahl weniger Windungen (dickerer Draht möglich, weniger Drehmoment) nötig sind.

Die Verschaltung in D, auch im Dreieck genannt ist dann wie folgt

Anfang A wird verlötet mit Ende B
Anfang B wird verlötet mit Ende C
Anfang C wird verlötet mit Ende A

 

Die entstandenen 3 Drähte werden nach außen geführt und kommen an den Regler / ESC der die Phasen dann bestromt.

  1. Praxis:

Motor auseinander bauen:
Als erstes müsst ihr unten den Sicherungsring entfernen. Ist es ein Seeger Ring (im Bild ein Seeger Ring), dann gibt es spezielle Zangen dafür oder man biegt den Ring soweit auf(fummelig) bis er sich über die Welle schieben lässt. Ist es ein C Clips, dann genügt ein dünn geschliffener Schraubenzieher den man in der Mitte schlitzt um den Ring runter zu drücken.
Ist der Sicherungsring weg einfach unten am Statorhalter eine M3 Schraube rein drehen um das untere Teil besser halten zu können und die Glocke nach oben abziehen.

 

Bei einigen Motoren hat man unten eine Schraube die man einfach rausdrehen kann. Ist der Motor auseinander können noch verschiedene Ausgleichsscheiben zum Vorschein kommen, bei diesem waren recht viele drin. Die Lager habe ich auch gleich ausgebaut. Im Bild mal die kompletten Teile dieses Motors aufgereiht. Es handelt sich hier LD Power 2204 2300 KV

Stator vom Statorhalter abziehen:
Das ist manchmal gar nicht so einfach weil der Stator auf dem Statorträger verklebt ist. Am besten man legt das eine Nacht in die Tiefkühltruhe. Damit wird der Kleber spröde und die Sache geht meist leichter zur Hand. Zum Abziehen benütze ich dünne Aluminium Plättchen die ich wie im Bild einschiebe um dann mit den M3 Schrauben dagegen drücke. Die M3 immer leicht im Kreis reindrehen, dann rutscht der Stator langsam und ohne zu verkanten nach oben raus.Ist dies geschafft richtet man erst mal die Drähte am Stator etwas aus um zu erkennen wo das Ende von C ist. Ende C und Anfang A sind in der gleichen Nut. Man beginnt dann mit dem Abwickeln am Ende von C weil dies beim neu wickeln die letzte Wicklung war und sich die Sache von alleine „entknotet“. Beginnt man woanders merkt man schnell, dass sich das abwickeln nicht so einfach bewerkstelligen lässt. Schwieriger wird es wenn die Wicklung auch noch ordentlich verklebt ist.
Ziel ist es nun den Stator komplett abzuwickeln ohne die Statorisolierung kaputt zu machen, diese sollte bei diesen kleinen Motoren möglichst ganz erhalten bleiben. Hat man dennoch mal eine Stelle wo die weg ist so kann man ein winziges Stück Backpapier mit Sekundenkleber auf diese Stelle kleben. Ebenso muss sollte man nun die Windungen/Turns pro Zahn beim abwickeln zählen. Ich zähle immer an der Seite wo keine Verschaltung ist. Bei diesem Motor habe ich 14 Windungen pro Zahn gezählt. 

Kupferberechnung:
Weiterhin besteht eine Windung bei  diesem Motor aus 4 Kupferdrähten (Stand genannt). Jeder Einzeldraht (Strand) hat eine Stärke von 0,17 mm. Folgt man dieser Liste https://www.scheiing.de/content/72/42so so kann man nun errechnen wieviel Kupfer wir da drin hatten. Ich geh mal von Grad 1 aus, dann hat das Kupfer selbst 0,01767mm²  x 4 Stands = 0,07068 mm². Um den Kupfergehalt bei neuer Bewicklung mit einem Stand zu toppen müssen wir also laut Liste einen Draht mit mind. 0,319 – 0,334 mm Grad 1 nehmen was 0,07069mm² entspricht. Besser natürlich dicker, so dick wie möglich damit der Strom so wenig wie möglich Widerstand beim durchfließen hat.Diese Rechnung gilt natürlich nur wenn wir den Motor wie vorher auf die gleiche KV mit 14 Turns wickeln. Wollt ihr eine andere KV wickeln müsst ihr ausrechnen wieviel Kupfer an einer Nut angelegen hat, also in diesem Fall 14 Turns x 0,07068 mm² = 0,098952 mm². Mit Hilfe des KV Rechners könnt ihr nun sehen wieviel Turns eure neue KV haben muss und mit einer Wicklung über vier Zähne mal schauen welche Draht Dicke ihr da rein bekommt und gegen rechnen wieviel Kupfer das wäre. Ganz einfach also. Bei all diesen Arbeiten hilft eine gute, spitze und  gebogene Pinzette. Ebenso verwende ich eine Lupenlampe https://www.conrad.de/de/tisch-lupenleuchte-12-w-toolcraft-821668-lupen-durchmesser-93-mm-821668.htmlBevor man nun an die neue Wicklung geht muss man sicher stellen, dass der Stator sich auch wieder von Hand über den Statorträger schieben lässt. Dazu die Kleberückstände sowohl am Statorträger, als auch am Stator selbst weg machen. Die geht auch mit der gebogenen Pinzette, bzw. den Stator kann man innen mit einer kleinen Rundfeile etwas ausfeilen um den Kleber weg zu bekommen.
Achtung, manchmal passt der Stator nur einseitig auf den Träger weil konisch !

 

 

 

Wickeln:

Da ihr noch nicht wisst welche Drahtstärke ihr da reinbekommt, das muss man einfach ausprobieren, nimmt einfach mal 1 m Draht und wickelt den auf einen Dübel auf. Einfach mal 4 Zähne bewickeln, dann sieht man schon was man rein bekommt. Mit etwas Übung werdet Ihr auch die Drahtstärke erhöhen können weil es euch besser von der Hand geht.Habt ihr die max. Stärke gefunden wickelt auf 3 Dübel je ca. 1 – 1,10 m Draht auf. Jeder Dübel gibt eine Phase.

Habt ihr einen Stator der nur einseitig auf den Träger passt musst ihr so anfangen, dass die Verschaltung nachher in Richtung Boden des Motors  ist !

Nehmt einen Dübel  und lasst den Draht ca 6. cm abstehen, legt ihn in die Nut ein und zieht in auf der anderen Seite auch in eine Nut, dann könnt ihr nachher gut am Dübel ziehen ohne dass der Draht wieder raus rutscht. Dies ist unser Anfang A, also wickeln wir im Uhrzeigersinn um den Zahn. Macht die erste Windung, den Draht gut ziehen damit er gerade ist, unten an der Wende nach oben kurz mit dem Daumen andrücken damit der Draht gut anliegt. Der Draht sollte generell immer flach am Stator anliegen und keine Bäuche bilden. Habt ihr ein paar Windungen gemacht werdet ihr sehen, dass die Windungen noch nicht eng genug aneinander liegen.

Nehmt einen Prop und schiebt die Wicklung zusammen. Ich komme so auf 8 Windungen, es fehlen also noch 6 weitere für die benötigten 14. Diese 6 wickele ich nun quasi auf der unteren Lage oben drauf weiter wieder nach innen Richtung Statormitte. Bei der 14. Windung kommt schaut der Draht wieder oben an der Verschaltungsseite heraus. Nun legt ihr den Draht am Zahn 2 laut Windungsschema an und wickelt nun a, also gegen den Uhrzeigersinn.

Bei mir wieder die 8 Windungen nach außen, dort angekommen 6 Windungen nach innen. Ihr werdet an einen Punkt kommen wo ihr dann fädeln müsst weil der Draht in den Nuten nicht mehr am anderen vorbei kommt. Also den Draht komplett von dem Dübel abwickeln und das Ende durchfädeln. Schön langsam, ihr müsst den auch etwas ausrichten damit keine Knick oder gar Knoten in die Wicklung kommt. Immer wieder die Wicklung mit dem Prop zusammenschieben und auch in den Nuten die Wicklung mit dem Prop andrücken.

                                                                                                                                                                                                                                                                          Als nächstes wird er Punkt kommen wo ihr das Drahtende nicht mehr einfach so durchgefädelt bekommt. Nun kommt unsere Nadel ins Spiel, führt       die Nadel vorsichtig durch die Wicklung, dort wo der Draht durch soll. Bewegt die etwas hin  und  her und es entsteht etwas Platz wo ihr nun den Draht durchziehen könnt.

Gratulation, die ersten beiden Zähne habt ihr bewickelt. Nun kann man unterschiedlich weitermachen. Die ersten beiden Zähne der blauen und grünen Phase bewickeln oder die rote Phase fertig wickeln. Auf jeden Fall kann man erst mal den restlichen Draht der roten Phase wieder auf den Dübel wickeln. Ich wickle immer erst die rote Phase fertig, muss also nun zum Zahn 7 unseres Wickelschema springen. Dafür legt man den Draht in einem Teilkreis bis zum Zahn 7. Schaut euch im Wickelschema an wie dieser Zahn bewickelt werden muss, er ist ein a, also gegen den Uhrzeigersinn. Das Wickelschema zeigt euch genau wo ihr den Draht nach unten führen müsst.

 

Bei dem Sprung, dieser Teilkreis, solltet ihr drauf achten, dass ihr hier genug Platz lasst, damit später der Statorhalter durchgeschoben werden kann ohne den Teilkreisdraht zu verletzten oder zu scheuern. Zahn 8 dann wieder als A wickeln. Das Ende von A schaut nun nach oben raus. Ich lasse die Enden immer etwas länger stehen als die Anfänge, so habe ich einen optische Anhaltspunkt wo die Anfänge und die Enden sind. Den Rest des Drahtes könnt ihr abzwicken.Hier im Bild die fertige rote Phase A.

Spätestens jetzt sollte man mit dem Isolationmessgerät seine Arbeit überprüfen. Schabt mit einem kleinen Bastelmesser Am Anfang oder Ende des Drahtes die Isolierung ab. Ich benutze eine kleine Holzunterlage und schabe so ca. einen halben Zentimeter komplett blank. Dort legt ihr entweder Plus oder Minus vom Isolationmessgerät an. Stellt das Messgerät mindestens auf 500 V, besser 1000 V und lasst den Strom fließen. Den anderen Pol haltet ihr an das Eisen des Stators. Ist ein kurzes drin piepst meines recht laut und ich sehe auf der Anzeige eine Megaohm Anzeige. Ist alles ok schweigt das Gerät und das Display zeigt 1 an.
Sollte ein Kurzer vorliegen müsst ihr alles abwickeln und von neuem beginnen. Es empfiehlt sich bei diesen kleinen Motoren nach jedem zweiten Zahn zu messen, bei großen Motoren mit dickem Draht nach jeder Windung.

Die restlichen beiden Phasen blau und grün wickelt ihr ebenso und habt zum Schluss die 3 Anfänge und die 3 Enden nach oben stehen. Identifiziert die Anfänge und Enden und führt die Drähte zusammen, verdremmelt sie und legt sie in einem Bogen an die Stelle wo ihr diese nach außen führen wollt.
Hier nochmals die D Verschaltung:

Anfang A wird verlötet mit Ende B
Anfang B wird verlötet mit Ende C
Anfang C wird verlötet mit Ende A

Ihr habt nun die drei Kabel die später an den Regler angeschlossen werden.
Nun nehmt ihr den Statorhalter und schiebt den Stator so drauf, dass die Verschaltung nach unten zeigt und führt die drei Anschlüsse unten heraus.

Kürzt die Kupferlackdrähte so, dass ihr noch die Isolierung abschaben könnt und die Anfänge mit den Enden verlöten könnt. Das abschaben bitte besonders gründlich machen sonst hält kein Lötzinn. So 8 bis 10 mm sollten die drei Drähte am Statorhalter unten rausschauen. Nun die Enden mit den Anfängen verlöten. Hier werden dann die flexibleren Silikonkabel angelötet die zum Regler führen.Jede Lötstelle noch einzeln mit Schrumpfschlauch isolieren und noch einen Schrumpfschlauch über die drei Kabel, soweit wie möglich in den Statorhalter hinein. 

Der Stator muss nun noch gehen verdrehen auf dem Statorhalter gesichert werden. Dies kann man mit einem Kleber machen. Der Stator hat so eine kleine Ausbuchung an seinem inneren Ring. Hier kann man mit einer Spritze mit Nadel etwas Kleber einfüllen. Ich stecke in dieses Loch lieber  eine Stecknadel, klopfe die vorsichtig ein und scheide diese oben ab. So kann sich auch nichts mehr verdrehen.

Da ganze nun nochmals mit dem Isolationsmessgerät durchmessen. Als Messpunkte genügt einmal einer der drei Drähte und das Eisen des Stators oder die Kugellager. Passt alles, dann kommt die Glocke wieder drauf, falls vorhanden die Messingscheiben und der Sicherungsring. Falls ihr nun noch axiales Spiel habt so empfehle ich sich Passscheiben mit 1/10 mm Dicke zu besorgen. Damit kann man das axiale Spiel ausgleichen ( Bezug https://knupfer.info/shop/index.php/deutsch/wellen-pass-federringe/passscheiben/pass-30.html )

 

Noch kurz zum Kupfergewinn an meinem Beispielmotor:

Die Originalwicklung hatte 0,098952 mm². Ich habe hier im Beispiel mit einem 0,45 mm Draht gewickelt. Laut Tabelle hat dieser 0,1419 mm². Ich konnte den Kupfergehalt also um ca. 50 % steigern.

Unser lieber Strom hat es nun viel einfach zu fließen, die Energie die wir hineinstecken wird in mehr Leistung umgesetzt, es wird weniger Wärme frei. Die Kühlung des Motors ist wesentlich besser als bei der multifilaren Wicklung. Unser Motor wird wesentlich drehzahlfester, der Wirkungsgrad des Motors wurde wesentlich verbessert. Dies alles kann man auch einfach nach prüfen in dem man den Motor einmal vor dem wickeln und einmal nach dem wickeln auf einen teststand schnallt.

Nach dem der Motor nun wieder zusammen ist sollte man nun noch die KV mit dem KV Meter messen und einen Probelauf machen. Bei 4 Racer Motoren sollten alle eine ähnliche KV Zahl haben, haben die das nicht, habt  ihr euch verwickelt.

 

Nun wünsche ich euch viel Spaß und Geduld beim ausprobieren.
Falls noch Fragen offen sind sprecht mich an – ich helfe euch gerne.Zu dem habe ein kleines Übungset  auf Banggood  heute gefunden

Wicke set banggood