Diese Seite mit anderen teilen ...

Informationen zum Thema:
Forum:
elweb Technik
Beiträge im Thema:
136
Erster Beitrag:
vor 1 Jahr
Letzter Beitrag:
vor 1 Monat, 3 Wochen
Beteiligte Autoren:
andreas Andreas, Bernd Schlueter, Sven Salbach, Manfred aus ObB, Berlingo-98, weiss, Richard, R.M, thegray, Andi aus Bad Essen

Boosted Surfboard

Startbeitrag von andreas Andreas am 21.11.2016 22:56

Freunde der Elektromobilität,
ich möchte Euch mein neues Projekt vorstellen.
Hier gibt es ein paar Vorbilder:
[www.youtube.com]
Ich möchte zunächst nur den Antrieb realisieren, keine Tragflächen. Surfboards mit einer Person gleiten ohnehin sehr leicht bei 10-40 km/h. Ich möchte maximal 20 noten bzw. 35km/h erreichen.
3200W, 5000RPM, 5Nm soll der Antrieb leisten. [alienpowersystem.com]
Propellerdaten 5.1x6 Zoll 5160, metrisch 130x152mm Propeller von Svan [www.prop-shop.co.uk], [www.prop-shop.co.uk]
16Ah 44V wiegen etwa 4 kg, bringen etwa 12 Minuten Fahrspaß bei voller Leistung.
Ich möchte das möglichst universell an übliche Finnenkästen befestigen.
Der Motor soll in Wasser laufen, [www.youtube.com] .
Und dadurch besonders gut gekühlt werden.
Die Batterien und ESC sollen auf dem Surfboard in einer Kiste hinten sein, 4-10kg schwer.
Mit einem 3-phasigen Kabel wird der Motor unter Wasser versorgt. Der Motor muss abgedichtet werden, die Lager müssen wasserfest sein.

Gruß
andreas

Die 50 interessantesten Antworten:

Hallo
Ja, da wo ich hauptsächlich fahren werde, ist es legal jedes beliebige Fahrzeug auf dem Wasser zu bewegen ohne jeden Führerschein, in jedem Alter, und es geht dort auch meist sehr entspannt zu. Strom habe ich dort auch zum laden. Wie das in Deutschland ist, könnt ihr gerne diskutieren.
Akkus bin ich noch am überlegen, vielleicht 3 Stück davon in Serie: [hobbyking.com]
Das wären dann 700Wh, bei knapp 4kg. Das reicht für 12 Minuten Volllast.
Motor und Schraube etwa 1,5kg.
Regler 300g
Wasserdichte Kiste 0,5kg
Summe: 6,3kg
Ich habe mehrere Surfboards, die meisten geschenkt bekommen oder für wenig Geld gebraucht gekauft, keine Sinker, eher so 130-220 Liter. Man kann auf einigen ganz gut Stand Up Paddling machen und ich denke, ich werde eine Fernsteuerung in ein Paddel einbauen oder dranbauen.
Windsurfing mache ich auch, Wasserstart kann ich aber nicht. Mein Lieblingsboard ist ein Fanatic von vor 1990 mit einem Speedwing 6,8qm. Uraltes Material der Spitzenklasse, damit ziehe ich alle anderen Surfer im Revier locker ab, obwohl die alle modernes Material fahren. Es ist halt ein Super Gefühl so übers Wasser zu hüpfen, ich mache nichts lieber als das. Da wäre es doch eine Super Sache in der Abendflaute noch eine Runde zu drehen, 7km Reichweite, ohne Verbrennergeräusche, ohne Abgas, so als Wasserski-Ersatz. Man kann damit Ausflüge machen, filmen, Vögel beobachten, irgendwo an Land gehen, sich zwischendurch treiben lassen, paddeln.
Die Profi Modelle kosten ja zwischen 4000 und 13000€, meines soll unter 1000 kosten und an den meisten Brettern einfach zu befestigen sein. Vielleicht muss man ein Loch bohren, eine Öse einbauen, falls die Befestigungen für die hintersten Fußschlaufen zu weit vorne liegen, um die Kiste für die Akkus zu befestigen.
Die Finnenkästen, die ich kenne, sind aus massivem GFK oder Alu. Immerhin soll der Antrieb 40kg Pfahlzug leisten, mal sehen wie schnell das Brett unter einem durchfahren kann!

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 22.11.2016 19:46
Nehmen wir an, eine der 3 Zuleitungen hat eine Leckage ins Wasser. Dann hat das Wasser ihr Potential, mit Wechselspannung unterschiedlichster Frequenz. Das ist zunächst nicht schlimm, solange die Kiste isoliert ist weil nirgendwo etwas zurückfliessen kann. Mit einem Drehstrom RCD ist der Fehler nicht zu entdecken, er alleine hilft nicht viel. Man muss also die Kiste "erden" in unserem Fall Wassern, also eine Elektrode ins Wasser tauchen, das kann z.B. der Motor und die Schraube sein. Diese Elektrode kommt an den Minuspol der Batterie. Wenn ich jetzt einen Gleichstrom RCD (mit nur 2 Phasen) zwischen Batterie und Motorcontroller setze, dann löst er aus, sobald mehr als 10 oder 30mA zwischen dem Motorgehäuse und einer offenen Leitung fliessen.
Eine Prüfung auf Leckage vor der Inbetriebnahme bekommt man so noch nicht hin, weil ja die volle Spannung auf der Leitung erst bei voller Drehzahl kommt. Man könnte eine Prüfung im Stillstand machen, indem man die 48V der Batterie über einen Leckstromwiderstand an eine der Motorleitungen anschließt, damit man dabei keinen tödlichen Schlag bekommt, legt man 30mA zugrunde und erhält z.B. 1600 Ohm. Das Problem: Wenn der Weg durch das Wasser zu lang ist, kann es sein, dass der RCD nicht auslöst. Das ist aber gerade der kritischste Fall.

Man kann natürlich auch die Erdantenne selbst auswerten, also die Ströme die da kriminellerweise zur Masse der Batterie wollen, indem man einen Widerstand einfügt und den Spannungsabfall daran misst. Damit man bei einem Einfachfehler keinen tödlichen Schlag bekommen kann, fügen wir wieder einen 5000Ohm Widerstand ein zwischen Batteriemasse und Unterwasserantenne. Wenn dort mehr als 10V anstehen, also mehr als 2mA, kann man abschalten. Die Antenne ist nicht wirklich mit der Masse verbunden sondern nur durch die Prüfeinrichtung 5000Ohm Widerstand. Spannungen zwischen Kiste/Motor werden auf Dauer sicher ausgeglichen. Einfachfehler führen nicht zum GAU sondern werden detektiert und das System abgeschaltet.
Aber vielleicht denke ich da zu einfach. Ob es zu häufig abschalten wird? Bilden sich elektrische Ströme zwischen einem isolierten Motor und einem Plastikrumpf die beide in Bewegung sind?
Wahrscheinlich brauche ich parallel zum Widerstand einen Kondensator um schnelle Änderungen wegzufiltern.
Spice!
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 23.11.2016 21:28
Diese Modellbauer. 3,6 KV. Wenn schon so missverständlich, dann hätte ich das wenigstens so definiert: 3,6k/min-Umdrehungen pro Volt oder 3600 Umdrehungen pro Volt.
Aber so sind es nur 0,0036 Umdrehungen/min pro Volt. Warum nicht im MKS-System?

Ich wollte mir immer schon für den Chiemsee ein 2 mal 3 Meter Brett mit zwei Schwimmern und Zelt drauf bauen.

Dann steigt der Strömungswiderstand mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit.

Wenn Dein Projekt funktionier, lasse ich meines auch wieder aufleben. Dann mit zwei Sürfbrettern?
Ich habe jetzt eine SuperGFK-Quelle und um ein Flugzeug damit zu bauen, fühle ich mich inzwischen zu alt. Aber mit 35km/h über den Chiemsee gleiten, das hätte was für sich.

Mal rechnen
angenommen, Dein Surfbrett hat komplett 100kg Masse, wenn Du nicht gerade ein Leichtgewicht bist. Dann beträgt bei 700 Watt Antriebsleistung Deine Gleitzahl ca 15. Da Schraube und Motor nicht 100% Wirkungsgrad haben, muss die Gleitzahl schon besser als 30 sein, was ich nie für möglich gehalten hätte.
Mein Schwimmerboot wollte ich schon mit elektronisch stabilisierten Unterwassertragflächen ausstatten, dann sind auch Gleitzahlen von 100 möglich.
War mir nur viel zu gefährlich. Aber solltest Du mit Surfbrettern über 20 liegen, dann sollte ich meine Idee wieder aufleben lassen.
Berichte bitte und vielleicht weißt Du auch, wo ich mir das Ganze leif anschauen kann?

Immer nur im Elektroautostau zu stehen, ist langweilig.

Dann guckt der Uli aber auf dem Baldeneysee, wenn ich seine Nussschaukel mit meinem Zeltbrett überhole...
Also, nochmal rechnen: Zwei Bretter mit 200 kg, 1,4 kW Verbrauch. 30 kg Batterien, macht 6 kWh. also, über 4 Stunden Fahrt, das ist doch schon etwas! 14 km, das reicht von Mülheim an der Ruhr, Wasserbahnhof bis zum Baldeneysee.

Also, worauf warten wir noch?

Michael, dreh mal das Pfinz-Wehr hoch! Wir brauchen Strom!

von Bernd Schlueter - am 25.11.2016 11:14
Habe nicht richtig gelesen. 3,2 kW. Das ist ja schon was. Rechnerisch, ohne jegliche Verluste und 100kg Masse wäre das bei 10m/s=36km/h eine Gleitzahl von ca 3, bei 30% Wirkungsgrad des Gesamtantriebs. Ja, das ist realistisch und wenn ich mein Leichtgefährt auf zwei Surfbretter schraube (natürlich keine wirklichen Surfbretter, ich verwende sie nur als Laminierform) dann komme ich auf einen Wasserfahrverbrauch, der nicht weit über dem meines Saxo liegt.
Langsamfahrt dürfte sich nicht lohnen, weil die Gleitzahl mit der Geschwindigkeit steigt. ich habe schon mal ein Modellboot mit Gleitstufe gebaut, durch die seitlich Luft unter das Boot gesaugt wird. Die sorgt auf zweierlei Art auf eine Widerstandsverringerung:
1. Ein Boot ist unten immer bauchig und wird mit immenser Kraft unter Wasser gezogen (umgekehrter Tragflügel) Die seitlich angesaugte Luft lässt die Strömung abreißen, der Untertaucheffekt verschwindet.
2. Die vielen Luftperlen haben eine 800 mal geringere Dichte als Wasser und damit viel weniger Strömungswiderstand.
Uboote besitzen fette Kompressoren, mit denen man Pressluft aus vielen Leitungen pumpen kann, was den Strömungswiderstand stark verringert.
Unter Wasser ist man ohnehin schneller. Da fehlt die Bugwelle.

Also, ich glaube nicht, dass meine Pläne noch was werden, aber folgende Lösungen würde ich heute bevorzugen:

1. Meine Zeltplatte mit starrem hinteren Unterwassertragflügel und vorne zwei mikroprozessorgesteuerten vorderen Flügeln. Bei der Erprobung lasse ich selbstverständlich meinen Elektrofahrerfreunden den Vortritt. Selbstverständlich dürfen sie auch während der Fahrt in das Programm eingreifen.
2. mein Hovercraft

Ist so eine Schraube nicht mordsgefährlich unter dem Surfbrett? Nicht nur für die Haifische?
Mmmh, Andreasfrikassée.

von Bernd Schlueter - am 27.11.2016 16:56
Hallo Bernd
Die neu geschaffene "Einheit" KV bedeutet RPM/V. KV heißt eigentlich k suffix v und bezeichnet eine der Motorkonstanten in der Einheit RPM/V anstelle von k=U/omega=U/(2*pi*n)=0,073 . Beispiel: 130KV bei 44V ergibt 5720RPM maximale Drehzahl ohne Last. Z.B. 3200W sind als maximale Leistung angegeben, 3200/44=72A. Wenn man den Widerstandswert hat, (den Angaben auf der Website von APS vertraue ich überhaupt nicht, 0,56 steht bei allen Motoren, egal wie viel KV) ich nehme mal 30mOhm an, dann kannst Du den Spannungsverlust bei maximaler Leistung angeben: 72A*0,03Ohm=2,16V und den Verlust 155W. Ausserdem den Drehzahlverlust 2,16V*130KV =280RPM, also ergeben sich noch 5440RPM. Jetzt kann man auch noch das maximale Drehmoment berechnen. P=2*pi*RPM/60*T, also T=P/(2*pi*RPM/60)=5,6Nm. Überprüfen wir das mit der 2. Definition von k für einen Verlustlosen Motor, dann erhalten wir M=k*I = 0,073*72A=5,28Nm, bei den angegeben maximalen 80A 5,84Nm. Alles keine Zauberei.

Bei einer 5.1x6 Zoll Schraube (130mmx152mm) kannst Du 25% Schlupf ansetzen, das ist ein Teil der Verluste. Bei 5440RPM erhält man die Marschgeschwindigkeit v= 0,000152*5440*60*0,75=37km/h. Mal sehen ob der Motor das schafft. Der Hersteller meinte, wenn ich den Motor im Wasser laufen lasse, dann wird er so gut gekühlt, dass er 80A auf Dauer kann. Aber so eine rotierende Glocke erzeugt natürlich auch Verluste, weshalb ich den Motor auf jeden Fall strömungstechnisch optimieren werde. Der "Luftspalt", der zum Wasserspalt wird muss mechanisch glatt sein, ich werde das mit etwas GFK machen müssen, damit es stabil genug wird. Zwischen den Wicklungen soll Wasser fliessen. Das sollte dann ausreichen. Auf die Glocke kommt noch eine Nabe mit Wasserfilter.
Ich überlege noch, ein Drucklager einzubauen, bei 40kg Schub kommt da eine große Last zustande. Ich finde leider kein Keramik Kugellager in der Größe 51100, wenigstens gibt es sie in Edelstahl.

Was mir noch etwas Kopfzerbrechen bereitet ist ein weiterer Sicherheitsaspekt: Der Schutz der Schraube und der Motorglocke vor Grundberührung. Ich kann sie ja schlecht wegklappen lassen wie beim Aussenborder. Und ausserdem der Schutz der Menschen vor der Schraube.
Also brauche ich einen stabilen Schraubentunnel, ein Rohr, eine Kort-Düse und ein paar Streben vorne und hinten, die vielleicht auch etwas von dem Schraubendrall wegnehmen und so für mehr Standschub sorgen. Dieser Käfig muss ausserdem abnehmbar sein, damit ich z.B. die Motorlager wechseln kann. Vielleicht nehme ich auch nur ein Rohr, das lang genug ist. Bei 130mm Innendurchmesser nimmt der Motor mit seinen 63mm Durchmesser einen großen Anteil vom Querschnitt weg. Jetzt könnte ich natürlich hinter dem Motor vor der Schraube noch ein paar Löcher im Rohr vorsehen, durch die ein Teil des Wassers für die Schraube dazu fliessen kann.
Eine andere Möglichkeit wäre, den Durchmesser zu verändern, z.B. von 160mm auf 140mm, dazu habe ich was bei Schornsteinen in Edelstahl gefunden. [www.proschorn.de]
Andererseits ist das mit 0,6mm Wandstärke kein guter Verletzungsschutz und bei Grundberührung oder beim hantieren kann es sich verbiegen. Ich bräuchte also noch GFK zusätzlich.

Da kommen eine Menge Kleinteile zusammen, ich sags Euch.
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 27.11.2016 17:24
Hallo Bernd
Die Gleitzahl gilt doch für das "beste" gleiten bei einer optimalen Geschwindigkeit. Beim Surfboard finde ich das schwierig herauszufinden, wahrscheinlich wird die beste Gleitzahl bei 1km/h gefunden. Beim Auto verwendest Du es dann für den reinen Rollwiderstand, das ist doch nicht wirklich vergleichbar. Beim Surfboard wird die sogenannte Gleitzahl jedenfalls stark variieren.
Ich falle ja nicht aus 10m Höhe auf das Wasser, sondern bewege mich horizontal dazu. Das ist eine ganz andere Nummer. Ich bin schon oft gestürzt mit Trapez, da wird man dann noch nach vorne katapultiert und schlägt irgendwie auf. Vielleicht liegt es am Neoprenanzug, dass es mir nie irgendwas ausgemacht hat, obwohl die Beschleunigung schon heftig war.
6 Windstärken sind aber sehr viel, um ins Gleiten zu kommen, beim 470er müssten dafür eigentlich 3 reichen. Klar, bei 6 Beaufort steig ich nicht mehr aufs Brett mit knüppelhartem 6,8qm Segel, da hauts mich nur noch hin, habe ich diesen Sommer erlebt. Auf Raumkurs werde ich so schnell, daß ich die Kontrolle verliere, zu wenig Kraft auf Dauer.

Scooter kenne ich leider auch, laut sind sie, eine gefährliche Belästigung weil sauschnell. Aber bisher komme ich gut mit ihnen aus, die Leute sind da sicherheitsbewußt, halten gut Abstand und machen auch mal langsamer. Keine Rowdies.

Heute sind die Akkus und das ESC gekommen. 6x [hobbyking.com]
2 möchte ich parallelschalten über die Balancerstecker, die sollen so 3 A Dauer können.
8kg für 300€, 44V 32Ah, 1400Wh, 176Wh/kg, 0,21€/Wh. Wenn das was taugt, wäre es der finanzielle Durchbruch. Ich befürchte allerdings, dass es überlagert ist, irgendeinen Haken muss es ja geben.

Jetzt heißt es Balancerstecker besorgen und verdrahten. Hat da jemand eine gute Idee?
Ich brauche eine typische Konfiguration mit 2 x 5 Pol 2,54mm, und das parallel mit einer Buchse für den Balance Charger. Das ganze 3 mal. Als Platinen.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 28.11.2016 21:32
Ja,das Heeger Meer ist groß, aber es reichte nicht. Windstärke 6 und 6,5 zur Hälfte der Zeit, das war schon übergrenzwertig, trotz Raumschoot, und am Ende des Sees musste ja eine Wende kommen, das konnte nicht gutgehen, genau 5 mal durchgekentert und wieder aufgerichtett, alles fotographisch festgehalten in Bilderbuchaufnahmen. Dann hatten wir schließlich hinter dem Schilf etwas ruhigeren Wind und wir zogen das Boot heile an Land.
Ja, interessiert mich sehr, Dein Projekt, und mit den Surfbrettern erreichst Du ja die ideale Stabilität, natürlich nur mit meinem damals geplanten Zweirumpfboot. Zur Not kann man ja auch langsamer fahren und dann reichen auch ein paar Solarzellen,um Holland zu durchqueren oder die Ruhr hinauf zum Uli. Schön ist ja, dass wir beim Boot nicht stufenlos die Motorleistung regeln müssen. Es reicht ja, eine Zweierpotenz an Zellen zu haben und dann mit Relais oder Mosfets die Spannung zu teilen. dann hast Du praktisch keine Verluste mehr. Nur den Rest regelst Du dann noch, bei Bedarf.

So, jetzt habe ich weiter die Videos angeschaut. Ich glaube, ich lasse meinen Saxo stehen und gehe aufs Wasser. Das hätte ich mir ja in meinen kühnsten Träumen nicht vorstellen können, was da möglich ist. In Lobbit hinter der holländischen Grenze haben wir ja schon die unmöglichsten Dinge ausprobiert, aber das hier kann man ja kaum vergleichen. Einen Toten hatte es damals immerhin gegeben.
Verudela in Kroatien meine ich, wiedererkannt zu haben und endlich , auch die Schraube am board. Habe mal überschlagen, wie lange es dauert, bis die beim Sturz steht. 1/10 Sekunden, so in der Gegend, wenn die Bremsleistung auch 3000 Watt ist. Wahrscheinlich ja mehr.

Also, wird nichts mit Haifischfrikassée, die müssen mich dann schon ganz schlucken.

Monoski hat schließlich auch geklappt und ich denke, das habe ich noch nicht verlernt, nach 40 Jahren.

Also, Uli, Du bekommst demnächst Besuch! Nur, heute ist es noch etwas kühl und ich finde meine Badehose nicht.

Herrlich, diese Preise bei Hobbyking, die Komponenten könnten wir auch bei unseren Elektroautos verwenden statt diese entsetzliche Sagembox. Wenn die Syrer das wüssten, die kämen nicht mehr mit dem Schlauchboot!

Aber der Preis der Batterien ist ja super, 10C Dauerbelastung und unter 200 Euro pro kWh, wenn ich richtig gerechnet habe. Zwar nicht Panasonic, sondern Chinaqualität, aber Löschwasser ist ja nicht allzu weit entfernt.
Wenn die Akkus auch noch sicher sind, unterlaufen sie glatt die zukünftigen Evonic-Preise. Der Herr Gabriel wird dann sicher Zoll erheben. Wir sollten also lieber den Mund halten und nichts verraten.
Wo ist mein rotes Gleitboot? Das wird jetzt als erstes modernisiert. Das hat noch DEAC-Akkus und einen italienischen Monteleone 10 Watt -Motor. Das war schon damals etwas! Jetzt 55 Jahre her! Mit Kinematik-Röhren-Einkanalsteuerung, immerhin mit Rückwärtsgang!

von Bernd Schlueter - am 29.11.2016 09:04
Vermutlich wird der Motor bei einem Kurzschluss schnell genug zum Stehen kommen Möglich wäre aber auch eine teilweise Entmagnetisierung, wenn es Neodym-Magnete sind. Das müssen wir unbedingt vermeiden.Samarium - Kobalt -Magnete sind da viel robuster, nicht nur temperaturmäßig. Hochleistungsmotoren haben deshalb meist Samarium-Kobalt-Magnete. Neodym wurde staatlicherseits verteuert, das bessere Material ist deshalb inzwischen gleich teuer. Elektroautos zum Einschlafen fahren mit Neodym. Das wird unmagnetisch bei 100 Grad herum. Mein Modellboot hat Bariumferrit im Motor, auch sehr robust, aber nur für Schleichfahrt geeignet.

Zur Sicherheitsbremse:
Optimal wäre eine stromgeregelte Bremse mit dem maximalen Bremsstrom, der geht dann teilweise in einen berechneten Widerstand, wenn die Drehzahl schon geringer ist, geht der Rest in einen stromgeregelten Transistor. Kostet fast nichts und ist unkompliziert und leicht. 50 Gramm oder so. Weißt Du etwas über den ungefähren Schraubendurchmesser, die Masse der Schraube und vor allem die maximale Drehzahl im Wasser?
Ich denke, das Ding steht augenblicklich, wenn es den Bremsbefehl bekommt.

Das sich dieses hauchdünne Tragflächenteil, dass in den Videos so stabil verhält, dass man es mit den Füßen steuern kann, während es von einem Drachen gezogen wird, ist ja wirklich enorrm. Da passt ja auch gut ein elektrischer Antrieb dran. Morgen bin ich auf der composites-europe-messe in Düsseldorf, da stellen auch Künstler ihren Formenbau und Kunststofffabrikanten ihre Zutaten, composites und so weiter, aus, mein Saxo steht schon geladen bereit. Der freut sich schon. Vielleicht denkt er, ich verpasse einen spoiler?
Einen neuen Batteriekorb, kein Problem, unser Lieferant aus den Niederlanden, ist auch da.
Braucht noch jemand ein Teil aus GFK oder Kohlenfaser?
Ein Gegenwindschiff wäre auch nicht schlecht. Beaufort wurde, wie ich gerade wikipediere, zu Unrecht geehrt, die Skala wurde schon früher von anderen Engländern kreiert.1759 veröffentlichte John Smeaton bereits die Skala.
Eine Exponentialfunktion mit 3/2 als Exponent, wie man sieht. Also Windstärke 6,5, die uns in der Jolle geworfen hatten, waren also 47,5 km/h. Raumschoot, im Gleiten natürlich, also effektiv viel weniger.
Ein Gegenwindrad von 3 Meter Durchmesser bringt, wenn ich mit meinem Glasfasergleiter demnächst mit 10 Knoten gegen den Wind brause und dann mit 66km/h oder 18m/s angeblasen nach Betz rund 13 kW Ernte. Ca 1/3 muss ich abziehen für das Anarbeiten des Bootes gegen den Sturm, dann bleibt genug zum Gleiten. ca 9kW.
Mit dem Elektroauto und dem 3m-Propeller (richtig: Repeller) sind die Verhältnisse noch viel extremer. Da sollte man vielleicht mal ein neues Forum aufmachen, denn das geht in Richtung Fliegen, Windenergie und Strömungslehre, den Videos nach, auch in Richtung Wassersport.
Beim Gegenwind"propeller"schiff fehlt sogar die Elektrizität ganz, denn man würde direkt mit dem Repeller die Schiffsschraube antreiben. Trotzdem kann man dabei geradezu unglaublich viel Strom zusätzlich ernten.

Damit Ihr wisst, worum es geht:

ARD im Gegenwind

Aber von wegen, das web vergisst nicht. Fast alle meine Beiträge und der anderer sind verschwunden. Aber nur fast. Ich muss wohl noch mal tätig werden.
Ein wenig steht noch hier im Forum unter "Gegenwindrad". Also, morgen kommt vielleicht die Renaissance, wiedererweckt von Andreas mit seinem Elektrosurfbrett. Letzteres wird jetzt aber erst einmal gebaut.


Im Übrigens ist in Deutschland alles verboten, was nicht ausdrücklich erlaubt ist.

von Bernd Schlueter - am 30.11.2016 19:20
Hallo Bernd
Ich denke der Regler macht einen Kurzschluss. Das ist bei den meisten Motoren suboptimal aber trotzdem sehr wirkungsvoll, allerdings nimmt die Bremswirkung bei niedrigen Drehzahlen ab, da müsste man Gegenstrom geben, das können die Sensorlosen ESCs meines Wissens nicht, meine Kellys übrigens auch nicht. Die Schraube ist aus Gussmessing, das Gewicht kenne ich noch nicht, 130mm Durchmesser. 5000RPM soll sie maximal haben.

Hallo Roman
Ja, es gibt da sehr viele Möglichkeiten, aber keine ist wasserdicht. Es gibt in der Skateboardszene ein paar Lösungen, ich dachte an den Wasserfesten Umbau einer Fernsteuerung. Da ich aber ohnehin einen Zügel brauche um mich festzuhalten bei der Beschleunigung, kann ich auch ein Kabel verwenden. Da ich im Cityel bereits ein Daumengashebel zum Rekuperieren verwende, der mit einem Hallsensor arbeitet, denke ich dass das eine gute Lösung sein könnte. Man kann den Daumengashebel auf einem Rohr gut befestigen und ich denke, genau das werde ich tun. Der Hallsensor hat den großen Vorteil, dass man ihn relativ einfach abdichten kann, gegen Spritzwasser muss er sowieso schon gedichtet sein. Wenn ich einen Servotester und ein zweites BEC mit eigenem Akku in der Wasserdichten Kiste einbaue, habe ich 5V für den Hallsensor zur Verfügung.
Wenn ich beim Sturz vom Daumenhebel abrutsche, springt es sofort auf 0, das drehbare Teil wiegt ja fast nichts. Ich würde es mittig montieren, damit ich mit beiden Händen drankomme und auch mal einhändig wechselnd bedienen kann. Vielleicht noch ein Schutz, damit es beim Aufprall auf dem Brett nicht unbeabsichtigt noch mal Gas gibt.


Momentan bin ich auf der Suche nach starken Balancer Ladegeräten. Die Sicherung auf der 230V Seite macht mir Sorgen, die hat nur 6A, 1200W mit langen Kabeln. Die möchte ich natürlich ausnutzen, aber auch nicht überlasten. Leider kann ich mein 3kW Meanwell Netzteil also nicht nutzen. Ich sollte mal mit Herrn Hofmann von lipopower telefonieren, vielleicht hat er eine gute Idee. Ich habe 12s, 32Ah, aus 3 mal 4 Zellen, ich brauche 51V bei 23A. Ich könnte natürlich 3 Lader zu je 400W einsetzen, kennt da jemand was bezahlbares?

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 30.11.2016 22:30
Es ist nicht gesagt, dass die Bremswirkung bei niedriger Drehzahl geringer wird. Beim Elektroauto ja, weil ja rekuperiert wird. Es könnte bei hoher Drehzahl und vollem Kurzschluss Feldverdrängung entstehen. Das weiß ich nicht, müsste man ausprobieren mit Begrenzungswiderstand, auch gegen Entmagnetisierung, falls möglich (bei dünnen Neodymmagneten). Es darf einfach der Maximalstrom nicht überschritten werden. Vielleicht existiert dieses Problem aber überhaupt nicht? Fragen reicht, ich weiß es nicht.
32 m/s Geschwindigkeit an den Blattspitzen, das passt ja gut zu den 10m/s Gleitgeschwindigkeit. Wie hoch ist die Steigung? kann man irgendwo nachlesen, wie man die berechnet? Es gibt ja einen erheblichen Schlupf.
Fernsteuerung per Schlauch und Gummiball? Vielleicht eine dumme Idee? Ergänzt durch einen Näherungsschalter ähnlich der Diebstahlsicherung am Warenhauseingang?

Auf der Messe gestern habe ich mich schlau gemacht wegen geeigneten Compositkunststoffen für weitere Experimente. Ja, das muss man wissen, die Bruchdehnung muss beim Bindekleber und dem Gewebe gleich sein, das ist sie bei GFK nicht, Es bricht laut vernehmlich. Einfache Kohlenfaser und Epoxy auch nicht. Man muss anpassen. Ein holländisches Tragflügelboot arbeitet mit angepassten Komponenten, Vinyl mit gezwirnter Kohlefaser. Gerade Kohlenfaser ist mit 0,5% Bruchdehnung viel zu hart. Vakuumtränkung ist wohl ein Muss. In den Niederlanden wird sehr gründlich geforscht. Bei der Elektromobilität haben die ja auch Nägel mit Köpfen gemacht.
Da habe ich dann ordentlich gefragt. Diese Frage ist für unsere Elektroautos extrem wichtig und wurde in sehr vielen Fällen nicht beachtet. Ich weiß nicht, ob das Cityel vakuumgetränkt ist?
Elastizitäts-und Festigkeitsprüfgeräte wurden viele vorgestellt, im Elektroautobereich.
Im Prinzip haben wir in der Halle alle Einrichtungen, aber primitiv.
Beim Vakuumtränkverfahren entfällt die Lösungsmittelbelastung der Luft zum größten Teil (Styrol...). Wäre ich 50 Jahre jünger, würde ich noch einen Flugzeugbau angehen. Klar, elektrisch, das war schon immer mein Traum.
Aber das Surfbrett springt ja auch ganz schön durch die Luft, wenn es das Kielwasser kreuzt.

Hmm, das Surfbrett passt je auch prima aufs Elektroautodach, da habe ich noch gar nicht dran gedacht.

von Bernd Schlueter - am 02.12.2016 06:02
Hallo Bernd
Um die Feldverdrängung und Entmagnetisierung mache ich mir wenig Sorgen, davon habe ich bei Neodym Magneten noch nie gehört. Bei ungerichtet gesintertem Strontium-Ferrit und tiefen Temperaturen ja, das kenne ich aus Erfahrung, ebenso das Problem der Entmagnetisierung bei Neodym im hohen Temperaturbereich, aber nicht bei Normaltemperatur und dafür ist unter Wasser immer gesorgt.

Gestern ist die Schraube gekommen, sie wiegt 130g. Sie ist schön gearbeitet, sieht gut aus, aber es gibt ein technisches Problem: Sie hat eine M5 Bohrung. Das ist viel zu wenig. Sie ist von hinten gesehen linksdrehend (CCW), was Engländer und Amerikaner als rechtsdrehend bezeichnen würden (CW). Also hat sie ein Rechtsgewinde (CW). Beim Vortrieb ist das natürlich gut, die Verbindung wird festgezogen. Aber was passiert beim Bremsen? Der Prop will mit seinem Massenträgheitsmoment mit 5000RPM weiterdrehen, während die Welle bremst. Die Verbindung wird sich lösen. Vor allem bei M5, das verträgt nämlich gerade mal 5Nm Anzugsmoment. Und die werden zwar beim Antrieb gerade so eingehalten, beim Bremsen aber höchstwahrscheinlich überschritten. Ich kann das zwar kleben, aber M5 ist zu popelig und es kommen ja noch dynamische Lasten dazu.

Ich brauche M6 besser noch M8. Jetzt kommt ein weiteres Problem des Props zum tragen. Weil auch die Engländer gründliche Leute sind, haben sie zwar den Prop gegossen, in die Nabe aber ein Messingstranggussteil eingesetzt, weil das garantiert lunkerfrei ist. Vielleicht wurde es nachträglich eingelötet, vielleicht auch umgossen, jedenfalls wird es irgendwo im Radius der Nabe einen Übergang geben, ich weiß aber nicht wo. Also könnte es sein, wenn ich den Radius zu groß wähle, daß ich im Gussmaterial oder im Lot ende.

[attachment 2062 Prop5160M5.png]
Hier mal eine Skizze, wie ich mir das mit dem Lager, der Welle und dem Übergang mit M6 überlegt habe, besser wäre M8.
[attachment 2061 HubM6.png]
Noch ein Bildchen vom Koffer, es wird eng und ist auf keinen Fall schwimmfähig:
[attachment 2063 AkkuBox.PNG]
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 03.12.2016 20:50
Nach dem Material zu suchen, mit dem man die Akkus flexibel und wasserdicht einschäumt und trotzdem leicht trennen kann, war auf der Messe allerbeste Gelegenheit.Das hatte mich nur nicht interessiert. Zu spät.
Composites , hieß die Messe, und da ging es durchgehend um Materialkombinationen und vor allem Anpassen der Elastizitätsmodule, und auch um Trennbarkeit , und sehr viele neue Werkstoffe. Da war mit Sicherheit vieles dabei. Die verwandten Schäume erinnerten mich allerdings alle an sehr übliche Materialien ohne besondere Eigenschaften, reine Füllstoffe.
Das Zeug ist alles spottbillig und es würde doch kein Problem darstellen, solch einen Akku mit Trennmittel und Silikon zu ummanteln, einzuschäumen und bei Bedarf zu zerschneiden? Selbst Epoxy wurde so weich wie Gummi...
Vielleicht die Akkus einfach in Trennfolie einwickeln, eine elastische Form mit Gewebeeinlage drumherum und einschäumen, bis es schwimmt?
Ausgerechnet solchen Teilen galt mein ausgesprochenes Desinteresse.

Das Bremsmoment kann man begrenzen und bei dem Leichtgewicht von nur 170 Gramm der Schraube können die Kräfte in Grenzen bleiben, sodass sie trotzdem schnell genug zum Stehen kommt. Ich denke da an die oben beschriebene Kombination aus Bremswiderstand und zusätzlich parallel geschaltetem, geregelten Mosfet-Transistor. Kühlung überflüssig und klein und leicht.

Ja, das Gewinde im härteren Material ist ja wohl präzise hergestellt und geht eh beim Gewindeschneiden verloren. Dann müsste eben der Sitz mehr Reibung aufweisen.
Oberflächenbehandlung spielte auf der Messe auch eine große Rolle. Nächstes Jahr.

Den Aufbau der Verbindung Motor-Lager-Schraube verstehe ich nicht. Ist die Verbindung konisch?
Rechts die Schraube, das Lager verstehe ich nicht und das Gewinde steckt links in einer 38,5mm kurzen Welle?

Oh, was sehe ich denn da bei Amazon?

Schaut mal genau hin! Das entspricht genau meiner Konstruktion, nur einfacher und zuverlässiger als meine gepalnte Elektronik für die Steuerung des Anstellwinkels des Vorderflügels. Der Hintere braucht nur ein dünnes Blech zu sein, mit sehr wenig Widerstand.

von Bernd Schlueter - am 04.12.2016 14:36
Hallo Bernd
[attachment 2065 HubM6.png]
Den Propeller habe ich nicht gezeichnet, nur seine Nabe in Dunkelgrün auf der linken Seite. Hellgrün sind die Welle und das Drucklager und eine konische Stützscheibe, die verhindert, daß die 10er Welle sich in das Messing eingräbt, rechts der feststehende Teil in rotem Ton. Weiter rechts würde dann der Brushless Aussenläufer mit seinen 3 Radialkugellagern kommen, deshalb geht es konisch weiter, um auf den höheren Durchmesser zu kommen.

Der Koffer, den ich besorgt habe hat IP67. 30 Minuten in 1m Wassertiefe, Schwallwasser usw.
Dazu für das Hauptkabel zum Motor eine geschraubte, gedichtete Durchführung und ...
5x 11002604 H07RN-F 3G6 - Gummischlauchleitung, schwarz, ... 19% 2.52 € 12.60 €
3x 1234M2501 Kleinhuis IPON-Kabelverschraubung M25, lichtg ... 19% 0.48 € 1.44 €
3x 3420M25 Kleinhuis Sechskantmutter M25, lichtgrau 19% 0.11 € 0.33 €
3x 987M25 Kleinhuis Anschlussgewindedichtring M25 19% 0.12 € 0.36 €
1x 127418 Cellpack Schrumpfschlauch, mittelwandig, Durc ... 19% 8.35 € 8.35 €
1x 127417 Cellpack Schrumpfschlauch, mittelwandig, Durc ... 19% 5.40 € 5.40 €
[www.elektroversand-schmidt.de]

Dann brauche ich noch eine kleine Durchführung für ein 3 adriges Sensorkabel, eine größere für einen Notaus und eine für den Wasserkühlanschluss für das ESC.
Zum laden nehme ich das Brett an Land, öffne die Kiste und habe dort einen Stecker XT90, der zum 1kW Netzteil geht. In der Kiste einen Ladeprint [www.ebay.de], der den Ladestrom abschalten soll, bzw. ein bisschen balancieren kann.
Bei der Gelegenheit überprüfe ich dann manuell, ob Wasser eingedrungen ist, die Akkutemperatur etc.

Also Akkus einschäumen, das klingt kontraproduktiv. Wie soll da die Wärme noch rausfinden?
Apropos: Mir fehlt da noch was: thermisch gut leitendes Gießharz für den Motor.
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 04.12.2016 19:26
Sorry Bernd, ich setze weiter auf meine kleine IP67 Kiste aus PP.
Controller: Die Wasserkühlung des YEP120A ist geerdet. Das ist für meine Zwecke sehr schädlich, weil ich keinen 2-poligen FI an der Batterie einsetzen kann. Der Fehlerstrom könnte anstelle durch das Erdungskabel auch durch den Schlauch zur Wasserkühlung des YEP120A fliessen, von dort durch den FI zur Batterie. Vielleicht liege ich aber auch falsch. Wie hoch ist denn der Widerstand von Salzwasser (schlimmster Fall Mittelmeer) durch einen isolierenden Schlauch? Sagen wir 50cm Schlauch mit Innendurchmesser 4mm? 8kOhm? Ist das richtig?
Ich muss also einen 3-poligen hinter dem Motor anbringen.
FIs haben ja grundsätzlich einen Testtaster. Den würde ich gerne verwenden, um abzuschalten.
Es gibt Notausschalter für Motorboote, die die Zündung abschalten.
[www.amazon.de]
Das eine Ende der elastischen Wendel kommt an den Fahrer, das andere an den Notausschalter und wenn der Fahrer über Bord geht, wird der Abstandshalter rausgerissen, der Kontakt schliesst den Testtaster des FIs, und er schaltet ab.

Ich brauche das als zweite Absicherung neben dem Daumengas.
Das konnte ich heute mit einem Servotester [www.ebay.de] in Betrieb nehmen, den ich etwas modifiziert habe:
Den Pluspol des Potis habe ich durchtrennt und das Signal vom Daumengas an den Mittelabgriff des Potis gelegt. Das Poti ist jetzt nur noch ein einstellbarer Pulldown, bei Abriss der Signal-oder Plusleitung wird das Signal nach Masse gezogen, der Motor bremst. Bleibt das Problem des Masseabriss, der zu Halbgas führt (deshalb der Notaus).
Das Daumengas kommt auf ein 22mm Rohr, da habe ich gerade einen Stuhl auf dem Sperrmüll entdeckt mit 22mm Rohr, verchromt, immerhin, das wird mein Handgriff, verbunden über einen einstellbaren Gurt mit dem Mastfuß des Surfboards. Als Sensorkabel reicht ein gewendeltes Telefonkabel o.ä.
Die teils blanken Anschlüsse des Hall Sensors habe ich mit Epoxy umgossen, morgen mache ich einen Salzwassertest damit.

Ein guter Freund hat mir gestern die Schiffsschraube mit seiner schönen alten aber sehr präzisen Drehbank bearbeitet, mit Spannzangen und so, jetzt hat sie ein M8 Gewinde, das wird halten.

Gruß
andreas
[attachment 2072 boostedpropulsion.png]

von andreas Andreas - am 11.12.2016 19:03
Hallo Bernd
Wie ich schon schrieb: Das ESC bekommt einen Kühlwasseranschluss, der leider an ESC-minus angeschlossen ist. Der Salzwasserwiderstand beträgt etwa 8kOhm.
D.h. ich kann die hochohmige Anbindung vergessen, an Batteriemitte schon gar nicht. Über 8kOhm an 44V fließen maximal 5,5mA, das ist wahrscheinlich ungefährlich, zieht aber das Potential irgendwie auf Masse, noch dazu völlig undefiniert, denn im Brackwasser oder Süßwasser ist der Widerstand noch höher und wenn zufällig gerade eine Luftblase im Schlauch ist wird es noch hochohmiger. Noch dazu wird der Eingang des Schlauchs in der metallischen Finne liegen, die wiederum mit dem Motorfuß, Welle, Glocke, Schraube niederohmig verbunden ist.
Und es wird noch hässlicher: Im Schlauch bewegen sich Ionen, das Aluminium kann durch Korrosion Spannungen erzeugen. Wenn ich also die Finne hochohmig (>100kOhm) als Antenne anschließe und die Spannung daran beobachte, werde ich alle möglichen Effekte haben.
Mit einem 2-pol RCD an der Batterie kann ich die Fehlerströme, die bei einem Einfachfehler durch den Kühlwasseranschluss zurückfliessen nicht erfassen. Ich kann den Einfachfehler nur erfassen, wenn ich die Finne direkt mit Batterieminus verbinde.

Mit einem 3-Pol RCD zwischen ESC und Motor könnte ich die Fehlerströme erfassen, aber auch nur, wenn die Finne an Batterieminus angeschlossen ist und den Fehlerstrom auch provoziert.

Wenn ich es hochohmig haben will, muss ich den Kühlanschluss weglassen. Das wird aber ein neues Problem, ich könnte zwar einen Lüfter auf das ESC setzen, aber wohin mit der Abwärme in dem kleinen verbleibenden Luftvolumen in der hermetisch abgekapselten Kiste?

Was bleibt ist ein Kompromiss: Ich wähle den Widerstand von Batterieminus zur Antenne so, daß kein Verletzungsrisiko besteht, also z.B. 5-20kOhm und werte die Spannung aus und schalte aus, wenn dort mehr als z.B. 5V anliegen.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 13.12.2016 20:51
Ich habe mir heute mal das BMS ZLA13 [www.ebay.de] näher angesehen. Zunächst dachte ich, dass es auch eine Überstrombegrenzung beim Laden gibt, aber das stimmt nicht, es ist einfach nur so spezifiziert.
Was es definitiv gibt ist eine Kurzschlusserkennung der Last. Dazu wird aber nicht der Strom über dem Shunt gemessen sondern der gesamte Spannungsabfall über die Antiseriellen Fets plus Shunt.
Daraus ergibt sich gleichzeitig eine Überlastfunktion, d.h. wenn der Einschaltwiderstand durch wachsende Temperatur zu hoch wird, wird irgendwann abgeschaltet.
Der Motorcontroller geht dadurch in den Reset und wie ESCs so sind, schaltet er erst dann den Motor wieder ein, wenn das Signal für einige Zeit in der Neutral-Position war. Dabei verbraucht er zeitweise sehr wenig Strom, die Spannung am BMS ZLA13 P- wird klein genug zum wieder einschalten und indem man das Gas weg nimmt und erneut Gas gibt kann man den Motor auf einfachste Weise wieder zum laufen bringen. Das gleiche gilt nämlich bei der Unterspannungsfunktion: Wenn irgendeine Zelle Unterspannung hat, schalten die Fets aus, P- bekommt Betriebsspannung, damit muss zunächst der Stromverbrauch abgeschaltet werden bzw. klein genug werden, damit wieder die Fets einschalten können. Das ist eine genial einfache Konstruktion, die sich das Verhalten des ESC zunutze macht und mit ihm zusammen arbeitet.

Ausserdem habe ich heraus gefunden, wie ich meinen Einschaltknopf mit dem BMS kombinieren kann ohne ein zusätzliches Relais. Es gibt einen Eingang für einen weiteren Abschaltpfad mit einem Widerstand (Wert: 205). Der Sicherheitsschalter macht einen Kurzschluss an seinen Polen, wenn der Clip herausgezogen wird. Wenn ich den einen Pol auf B+ lege und den anderen an diesem hochohmigen Widerstand, bin ich mit diesem Teil fertig, supereasy.

Es kommt aber noch besser: Wenn ich an diesem Eingang meine Masse-Antenne, also das Motorgehäuse, vielleicht noch mit einem anderen Vorwiderstand anschliesse, dann habe ich meine Leckstromerkennung. Durch den Latch-Mechanismus der Überstromerkennung muss immer zuerst der Strom auf nahe Null gehen, bevor wieder eingeschaltet wird.
Genial, oder?

Ich will mir auch noch ein TF01N [www.ebay.de] zulegen, um die Restkapazität angezeigt zu bekommen und die Gesamtspannung. Ich werde ein Sichtfenster in den Deckel machen und es darunter platzieren.
Der Shunt dafür ist bereits auf dem BMS ZLA13 vorhanden, ich muss ihn nur vermessen und das TF01N kalibrieren.

Wenn sich also während der Fahrt der Motor abschaltet gibt es (mindestens) 3 Gründe:
Die Leckage-Erkennung hat zugeschlagen, zu erkennen daran, daß die Gesamtspannung und Kapazität noch hoch sind.
Die Unterspannungserkennung für eine Zelle hat zugeschlagen, zu erkennen daran dass die Kapazität leer ist.
Der Sicherheitsschalter wurde gezogen, optisch sichtbar, physisch fühlbar, man schwimmt im Wasser.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 26.12.2016 19:28
Hallo
Ich habe es fertig gebracht und ausprobiert, vor Ostern am Mittelmeer.
Am Vortag hatte ich noch mit dem Oszi herausgefunden, daß eine Zuleitung zum Motor undicht sein musste. Der Hallsensor am Handstück schien dagegen dicht zu sein. Also habe ich kurzerhand den Wasserkreislauf, der ja eine Verbindung zur Masse des Motorcontrollers hat, kurzgeschlossen, so daß keine Verbindung zum Wasser des Ozeans mehr bestand.

Also setzte ich alles zusammen am Strand, brachte alles ins Wasser und setzte mich rittlings auf das alte Bic Surfbrett. Dann drehte ich ein paar langsame Runden. Die Lenkbarkeit war erst einmal sehr schlecht, diese alten Windsurfboards laufen dank ihrer Knickspanten auch ohne Schwert vor allem geradeaus. Leider ist dieses Brett ausserdem recht hoch und schmal, ich kenne keines das wackliger wäre, an aufstehen war nicht zu denken. Also habe ich mich bäuchlings draufgelegt und nach ein paar Minuten kam ich dann bei Vollgas an. Das Wasser spritzte ganz gut, ich kam kurz ins Gleiten, konnte noch etwa 2400W am TF01N ablesen, dann bekam ich einen leichten elektrischen Schlag in der Hand, in der ich das Handstück hielt. Sofort ließ ich los und beendete das Experiment.
Das war es dann erst einmal, ab sofort wurde nur noch mit dem Wind gesurft.

Dann folgten 4 Wochen nachdenken. Es stellte sich heraus daß der Hallsensor undicht war. Ich hatte also Strom durch meinen Körper geleitet. Die Hallsensoranschlüsse stellen eine niederohmige Masse dar, an der Motorzuleitung liegen 50V an wenn ich Gas gebe. Beide haben Kontakt zum Wasser. Ich hänge mit den Füssen drin und habe in der Hand einen nassen Moosgummigriff. Einer der beiden Pole muss weg.
Wie konnte ich den Motor und seine Terminals nachträglich im eingebauten Zustand dicht bekommen ohne die Lager mitzuverkleben? Keine Lösung, nur Neubau möglich mit entsprechender Planung schon beim Hersteller des Motors.
Wie kann ich den Sensor dichtbekommen? Keine zuverlässige Lösung möglich, ein einzelner Fehler wie Kabelbruch führt zum Exitus.

Heute kam mir eine Lösung. Der Motorcontroller hat einen Optokopplereingang. Also eine LED zwischen Signal und "Masse" des Steckers. Diese "Masse"ist nirgends verbunden. Ich benutze bereits einen Step Down Wandler um aus der Batteriespannung 50V eine Versorgungsspannung mit 5V für den Servotester und den Hallsensor herzustellen, die Masse des Sensors ist dabei leider mit der Masse der Batterie also auch dem Motorcontroller verbunden. Der Servotester macht aus dem Analogsignal des Hallsensor das 1-2ms Pulssignal für den Motorcontroller. Wenn ich also diese Versorgung aus einer separaten 9V-Blockbatterie speise, dann sind die 3 Leitungen des Hallsensors Potentialfrei zu denen des Motors und der Hauptbatterie, der Effekt ist derselbe wie bei einem Handsender mit RC, IR oder mechanisch. Damit ist die Leckage am Motorterminal bedeutungslos, weil es keinen Rückfluss irgendwohin geben kann.

Natürlich werde ich irgendwann einen Neubau machen und versuchen auch dieses Problem zu lösen, aber jetzt muss erst mal das bisherige Konzept durchhalten und mir Erkenntnisse liefern. Immerhin weiß ich, dass das Konzept funktioniert, jetzt muss ich mit dem Prototypen weiterarbeiten und ihn schrittweise verfeinern und vereinfachen.
Andererseits habe ich auch schon viel erreicht: Der Motor und Propeller mit ihrem Zwischenstück, die Finne mit der Aufnahme, die Düse mit ihren Schutzarmen, Kugellager, Welle, Elektrik, Umwälzpumpe, TF01N, BMS mit verlinkter Sicherheitsabschaltung, der Batteriekoffer, etc. All das funktioniert bereits. Es ist High-Tec dabei, eine Ansammlung von verfügbaren preisgünstigen Produkten aus dem Internet moderner Bauart.

Allen Nachahmern empfehle ich, sich mit den Wirkungen von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper zu beschäftigen. Theoretisch.

Was mir im Moment aber am meisten fehlt ist das richtige Brett dazu. Windglider, SUP, falls jemand etwas sieht oder hat, ...
Gewässer zum fahren und ausprobieren suche ich auch, möglichst großräumig ab 1km Breite...

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 01.05.2017 21:31
Hmm, andere Bedenken.
Zunächst einmal. Strom durch Deinen Körper, das geht natürlich nicht. Eine Trennung der Spannungen über Optokoppler ist eine ausreichend sichere Sache und 3 Volt reichen für die Steuerung auch, die Du dann im Handgriff hast.
Wir arbeiten bei unserem "Vielkanaloszi" zur Messung beliebig vieler Batteriespannungen mit 2,7 Volt und völliger Trennung der Einzelspannungen durch 4 kVolt-Optokopplern.
Aber das darfst Du so, wie wir, nicht machen. Das wäre zu kompliziert und störanfällig und damit gefährlich für Dich. Wir kontrollieren nur Spannungen, ein Ausfall wäre nicht lebensgefährlich. Digitale Übertragung mit Daisy-chain kommt für Dich nicht in Frage, die Optokoppler alleine sind aber sicher genug.

Jetzt aber eine viel wichtigere, grundliegende Sache:

Ich habe bisher überhaupt nicht darüber nachgedacht, dass Dein Surfbrett ja für ein Segel oder eine Wasserwelle, die schiebt, ausgelegt ist, nicht für eine Schraube, die das Wasser unter dem Brett wegpustet und damit einen Unterdruck erzeugt, der das Brett hinten tief ins Wasser zieht.
Ich habe ja ordentlich Wassersport betrieben und weiß, welche immensen Evinrude (zeitweise Johnson-controls) -Kräfte man aufwenden muss, um das Boot aus dem Wasser zu ziehen und ins Gleiten zu bringen. Bei der Jolle hebt das Segel das Boot hinten aus dem Wasser und jeder Windstoß ab 5 bringt es ins Gleiten.
Bei Dir wirkt alles in der falschen Richtung und dann kommt es zu der Wasserlage, die ich auf Deinen Aufnahmen zu erkennen glaube. Mein Modellrennboot hat eine Stufe auf der flachen Unterseite, damit von der Seite Luft den Hecksog unterbricht, die von der Seite einströmen kann und so auch Gleiten des Hecks erst ermöglicht. Sozusagen, zwei Tragflächen, wie bei einem Tragflächenboot, die aber nur deshalb funktionieren, weil die mitgerissene Luft die Sogströmung des Wassers unterbricht. Denn die meisten Flächen an der Unterseite des Bretts sind konvex und ziehen Dein Brett, solange die Wasserströmung nicht abreißt, nach unten. Da sehe ich jetzt ein ganz grundliegendes Problem drin.

Wir sollten uns mit Rennbooten beschäftigen. Bei meinem Rennboot dachte ich immer daran, es hinten durch eine messerscharfe Tragfläche aus dem Wasser zu heben, um trotz dem damals viel zu schwachen Elektroantrieb Gleiten zu ermöglichen. Dazu kam es mit meinen 10 Watt aber nie. Messerscharfe Tragflächen wären auch zu ungesund für Dich, trotz Gummihaut.
Wir haben hier in Düsseldorf zur Zeit alle Möglichkeiten zur Kunststoffformung, Du bringst mich zwar durch Deine Photos auf meine alten Gedanken, die ich nie zu Ende ausführte...
Gleiten war für meine geplanten Elektroantriebe nie ein Problem, aber, wie das Boot erst einmal aus dem Wasser heben? Für den 120 PS-Evinrude-Sechszylinder war das allerdings kein Problem. Da fuhren wir mit einem einzigen, unbewaffneten Fuß bei Tempo 70 in Lobith/Tolkamer sogar Wasserski. Also , das war nicht ich Angsthase. Selbst der Hai auf Deinem Foto hätte mich schließlich schon aus dem Wasser getrieben.

Du kannst sicher sein, dass Du mein altes Interesse wiedererweckt hast und wir sollten uns, nicht hier im Forum, das ist der falsche Ort, austauschen. Ich baue gerade an einer eigenen Webseite. Zur Zeit bauen wir Kunststoffkarossen, mich interessieren die nur als Elektroautos, aber die anderen sind alle nur ferraribesessen und Iso-Grifo-Fahrer sind ebenso unbelehrbar. Also, die Gelegenheit hier ist überaus günstig für meinen alten Wassertraum. Einen haifischfreien See haben wir auch gleich hier und Elektroantrieb könnte dort erlaubt sein.

von Bernd Schlueter - am 06.05.2017 03:05
Gestern war ich auf dem Kinzigsee unterwegs. Kein großes Ding, aber um Frankfurt gibt es halt nicht viele Seen. Meine Tochter und ich sind gefahren,
es hat ganz gut geklappt, keine Wellen, wenig Wind. Irgendwann bin ich aufgestanden und grandios gefallen, wobei die Abkühlung auch ganz gut tat.
Aber es hat funktioniert, bei voller Leistung. Wenn man dann steht kann man auch den Schwerpunkt gut nach vorne verlagern und es glitt recht gut.
Die Wenden sind immer noch weiträumig.
Nach ein paar Minuten volllast bei 2300W am Stück war dann alles auch wieder zu Ende. Der Motor hat einen Wicklungsschluss, überall.
Ich habe es übertrieben, ich habe aber auch wenig gemerkt, da war es schon zu spät.
Ich habe nicht für genügend Wasserdurchfluss durch die Glocke gesorgt, sondern alles möglichst dicht und reibungsarm gemacht.
Mist.
Wahrscheinlich ist der Motor für Dauerlast im Minutenbereich unterdimensioniert. Aber es gibt noch ein anderes Problem: Die Anpassung.
Ich wurde nämlich nicht so schnell wie ich berechnet hatte, statt 35km/h vielleicht 20km/h.
Ich verstehe noch nicht so ganz, warum ich aus einem 6qm Segel das ich selbst zum Teil halten muss so viel Leistung bzw. Speed bekomme.Muss wohl am Wind liegen.
Das bedeutet, die Widerstände und Leistungen sind deutlich höher als erwartet. Gegen 20km/h ist auch nichts einzuwenden, aber bei diesem Leistungsbedarf?
Ich muß also auch noch am Wirkungsgrad meines Schutzkorbs feilen.
Vor allem aber stimmt die Anpassung nicht, also das was der Controller kann und das was der Motor verträgt.Ich habe zu viel Eingangsleistungreserven.
Es wäre überhaupt kein Problem einen Controller mit 60A statt 120 zu nehmen und es kostet auch viel weniger.
Aber: Die Verluste im kleineren Controller wären relativ hoch.
Jetzt suche ich nach einer Möglichkeit den Strom meines Controllers zu halbieren.
Geht das mit der ProgCard? Ich habe es nicht hinbekommen bisher. Vielleicht kann ich einen Shunt oder Widerstand manipulieren? Wer weiß was?

Ein weiterer wichtiger Punkt: Ich brauche für solche Baggerseeaktionen keinen großen Speicher. 1.5kWh sind zu viel. Die Hälfte würde reichen.
Wenn ich die volle Drehzahl nicht erreichen kann im Wasser, weil vorher schon der Motor 120A zieht,
dann brauche ich auch nicht so hohe Akkuspannung.D.h. ich könnte auch mit 8 statt 12 Zellen auskommen.
Das bedeutet wiederum, daß mein Motor zu schnell läuft. Wenn ich ihn selbst wickeln kann würde ich versuchen mit der kV von 130 noch etwas runter zu kommen Richtung 110.

Leider sind jetzt die Wicklung und damit der gesamte Stator kaputt, und damit auch der Motorfuß mit Lagersitzen und Anschlussleitungen.
Ich kann mir im Moment nicht vorstellen, wie ich den Stator vom Fuß trennen könnte, ich habe es mit Epoxygießharz unter Vakuum vergossen.
Ich muß also teilweise neu bauen und die Erwartungen an die Endgeschwindigkeit dämpfen. Ich weiß jetzt, daß die Batterien, das BMS, der Controller,
das Gehäuse, die Potentialtrennung, die 32A Kupplung, die Kühlung der Elektronik usw. funktionieren, aber ein Teil hat aufgegeben, war falsch dimensioniert, angesteuert, benutzt.
Andere Komponenten kann ich verbessern, die Elektronik-Kühlung verkleinern.
Das Gewicht reduzieren, Komplexität abbauen.

Vielleicht liege ich mit meiner Einschätzung aber auch falsch und hatte zunächst eine Leistungseinbuße die ich nicht bemerkte und danach einen Zusammenbruch.
Dann gelten die "Anpassung"en nicht.
Auf jeden Fall werde ich eine verbesserte Version bauen.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 21.05.2017 22:16
Hallo Bernd
Was meinst Du mit hohen Temperaturen? Ich binde das Gießharz bei 60°C ab, das reicht vollkommen aus. Wo sollen denn die mechanischen Spannungen herkommen? Während dem Vakuumverguss waren sie jedenfalls nicht vorhanden und gerade Epoxidharze zeichnen sich durch einen geringen Schwund aus. Das vergießen an sich war sicher nicht das Problem, eher die mangelnde Wärmeabfuhr, weil ich versucht habe den Stator strömungsgünstig zu gestalten indem ich die Nuten mit einer Mischung aus Epoxy und Kupferpigment dicht geschmiert habe. Diesen Schritt werde ich mir in Zukunft sparen und eine einzelne Gießharzschicht unter Vakuum einbringen um es anschließend abtropfen zu lassen. Bei meinen anderen Eigenbauten hat das auch ohne Vakuum sehr gut funktioniert, da liegt der Fokus aber eher auf der mechanischen Fixierung als auf Dichtigkeit. Überhaupt ist es eher der Stator, der eine Behandlung braucht, die Bleche werden ja auf der Oberfläche nur passiviert und rosten sehr schnell. Die Drähte haben ja ohnehin eine Lackschicht, aber ohne mechanische Fixierung kann sich die Isolation abreiben.
Deine Fixierung auf die Vermeidung von mechanischen Spannungen in den Blechpaketen kann ich nicht nachvollziehen. Die Bleche werden ja gerade durch verstemmen miteinander zum Blechpaket, mehr mechanische Verspannung geht ja gar nicht. Schon das Stanzen dürfte für jede Menge Verspannung sorgen.
Ich glaube bei 14 Magneten bekomme ich die 7-fache elektrische RPM also bei 5000RPM mechanisch 583Hz elektrisch. Das ist nicht besonders viel, oft werden in Datenblättern für Motoreisen die Verluste bei 400Hz angegeben. Auf 5000RPM müsste ich aber erst einmal kommen.

Konkret stehe ich vor dem Problem überhaupt einen Ersatzmotor zu bekommen, APS hat in der Regel 8 Wochen Lieferzeit, für einige Produkte auch deutlich weniger. Aktuell wird mir ein 6384 Motor mit gleicher kV angeboten, aber 10mm länger und 10% mehr Leistung, also Drehmoment. Das kommt mir eigentlich entgegen, aber ich muß den Motor-Schraubenadapter kürzen, sonst schaut der Propeller aus der Kortdüse hinten raus. Ich bestelle den jetzt, sonst wird das diesen Sommer nichts mehr.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 29.05.2017 19:56
Hallo Bernd,
jetzt bist Du völlig auf den Holzweg geraten. Die Technologie, den Stator im trockenen zu belassen und den Rotor dem Medium auszusetzen ist äußerst verbreitet, das nennt sich Spaltrohrmotor. Ich und der Seeker aus US wollen das statt mit einem Innenläufer mit einem Aussenläufer realisieren. Der Aussenläufer hat den großen Vorteil der Drehmomentdichte, würde man einen Innenläufer verwenden bräuchte man ein Untersetzungsgetriebe, das wiederum gedichtet sein müsste oder man ließe es unter Wasser laufen.
Die Agressivität des Mediums stellt für den gedichteten, vergossenen Stator kein Problem dar, wo Epoxid ist kann kein Wasser sein.
Die einzigen Problem die sich ergeben sind die Strömungsverluste durch die Rotation der Glocke. Deshalb habe ich die Glocke und auch den Stator möglichst rund gemacht indem ich alle Lücken mit Epoxid aufgefüllt habe, es waren auch keine Kupferspäne sondern Kupferpigment wie ich schon schrieb. Ich weiß, dass solche Gemische niemals auch nur Annähernd die Eigenschaften von Kupfer erreichen können, aber es geht in die richtige Richtung und wirkt besser als ohne Kupferzusatz.
Die Strömungsverluste unter Wasser bei 5000RPM betragen 200W, die Leerlaufleistung in Luft ca. 100W, so daß der Rotor unter Wasser ca. 300W ohne Propeller verbraucht. Bezogen auf die Gesamtleistung von 3200W gehen also 10% flöten, bei niedrigeren Drehzahlen entsprechend weniger.
Man kann das blöd finden, wenn dadurch allerdings die Kühlung derartig verbessert wird, daß die Kurzzeitleistung von 3200W zu Dauerleistung wird, wäre das eine feine Sache.

Nun hatte ich durch die Auslegung ein Problem: Der Controller schickt bis zu 120A durch die Motorwicklung, die eigentlich nur für 80A Spitzenleistung ausgelegt ist. Die Controller Eingangsleistung lag bei maximal 2400W. D.h. der Motor drehte nur mit 20V, also etwa 40% der maximalen Drehzahl. Das Surfbrett erreichte nur 15-20km/h statt 35km/h. Der Motorstrom lag also immer beim maximalen Controllerstrom.
Das hat trotz der guten Gesamtkühlung zu einem Hotspot im Statorkern geführt und alle Wicklungen haben jetzt einen Kurzschluss.

Wenn ich also die Kühlung im Kern verbessern kann, indem ich die Nuten nicht mit Epoxy/Kupferpigment auffülle sondern nur eine dünne Schicht Gießharz im Vakuum aufbringe, dann verspreche ich mir davon eine bessere Kühlung des Kerns, weil das Wasser bis an die Kupferwicklung kommt und nicht nur an die Eisenbleche. Die Strömungsverluste werden dadurch zunehmen, aber solange ich die volle Drehzahl nicht erreichen kann ist das zweitrangig.
Zusätzlich sollte ich den Motorphasenstrom begrenzen, damit die ohmschen Verluste nicht so hoch werden.

Von einem längeren Motor (84 statt 74 mm Länge) verspreche ich mir ein höheres Drehmoment bei weiter zunehmenden Strömungsverlusten.

Da ich bis zum Defekt nur 18% aus 1,4kWh entnommen habe, messe ich dem Wirkungsgrad im Moment keine so hohe Bedeutung bei, Hauptsache es bleibt kalt. Dafür kann und werde ich sorgen beim nächsten Design.

Ich habe noch ein Ostermann Windglider mit passendem Finnenkasten, da kann man auch zu zweit drauf stehen und Wackelübungen machen. Das setzt natürlich die erreichbare Geschwindigkeit deutlich herab, aber was solls.

Jetzt noch mal eine andere Frage:
Was regelt man eigentlich bei einem Brushless Motor Controller?
[hobbyking.com]

Die Leistung, den Phasenstrom, die Spannung oder irgendwas anderes? Wer kennt sich damit aus? Ich benutze natürlich nicht den Governor Mode.

Wenn es der Strom wäre, könnte ich einfach über den Gasweg den Phasenstrom begrenzen, aber ich vermute, dass es nicht so ist.
Wer kennt sich aus? Kann ich einen Shunt manipulieren oder einen Spannungsteiler? Programmieren lässt sich die Strombegrenzung nämlich nirgends.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 31.05.2017 19:22
Als ich die Ankopplung der Schraube an Deinen Motor gesehen habe und nicht verstand und auch nicht glaubte, dass es sich tatsächlich um einen Außenläufer handelte, verstand ich eigentlich die Welt nicht mehr. Drehmomente sind bei beiden Motortypen gleich, da gibt es beim Außenläufer nur Nachteile. Der einzige Grund dafür ist das Fehlen der Bürsten, und dafür benötigt man stehende Spulen. Bei Wasser- und Luftfahrzeugen hast Du immer eine höhere Drehzahl, da benötigt man normalerweise keine Strombegrenzung. 120 Ampere sind zu viel für Deinen Motor, du müsstest die Spannung reduzieren oder eine Schraube mit weniger Steigung verwenden. Aber dann steigert sich mit wachsender Drehzahl der Reibungswiderstand am Wasser im Motor , mit der dritten Potenz!

Ich halte das Ganze für sehr abwegig, vor allem aber der seewasserdurchspülte Motor, das halte ich für gelinde ausgedrückt, für "krank". Trotz Epoxy mit Kupferpigment. Was gehen würde, das Gehäuse um den Motor mit einem überaus dünnflüssigem Öl oder verträglichem Alkohol ganz oder teilweise zu füllen, die Wärmeübertragung zum Seewasser nur über das Gehäuse genügt, wenn Du ein Ausdehnungsgefäß vorsiehst.
Aber doch kein Seewasser durch den Motor!

Also, weniger Batteriespannung, bis Du bei Vollgas 80 Ampere erreichst!
Falls die Wärmeübertragung durch Öl oder etwas dünnflüssigem, alkohoähnlichem besser ist, vielleicht auch 120 Ampere, aber dickes Epoxy verhindert jede effektive Kühlung.

Natürlich kannst Du über den Fahrtregler auch den Strom begrenzen, aber tue das lieber über eine geringere Batteriespannung!

Dein Fahrtregler regelt den Strom über Pulsweiten-Modulation, sprich, Ein- und Ausschalten mit hoher Frequenz. Das solltest Du ganz vermeiden, indem Du die Batteriespannung reduzierst, mit weniger Zellen! Der starke Regler ist überhaupt kein Nachteil, denn Du hast ein Wasserfahrzeug. Nur ein Elektroauto benötigt eine gesonderte Strombegrenzung und Fremdkühlung. Nein, die Idee der beiden Amerikaner gefällt mir überhaupt nicht, und ich hatte es einfach nicht geglaubt.

Ich muss erst noch einmal alles durchlesen und neu berechnen, aber bitte nicht hier im Forum. Kannst Du eine private Nachricht mit Telefonnummer senden? Oder mit email?

von Bernd Schlueter - am 02.06.2017 21:11
Hallo Bernd
ich brauche da nichts zu rechnen, ich habe es gemessen, es waren 200W zusätzliche Verluste unter Wasser bei voller Drehzahl. Wenn ich 1000W gehabt hätte, hätte ich an dieser Stelle das Projekt abgebrochen.
Ich habe kein Gehäuse um meinen Aussenläufer herum, die Glocke dreht frei im Wasser.
Hier braucht überhaupt niemand mitzulesen, das ist alles freiwillig. Wer kein Interesse an Motoren hat, bitte nicht weiterlesen. Deine Telefonnummer habe ich erhalten, aber ich finde, dass ich hier weiterschreiben sollte, denn knapp 1000 Zugriffe können ja nicht nur von uns beiden kommen, es scheint ein gewisses Interesse im Forum an diesem Fred zu geben. Ausserdem habe ich viel in diesem Forum gelernt und möchte auch etwas zurückgeben.

Du verbreitest hier alte Thesen: "So wenig Spannung wie möglich, beim vollen Strom! Der Regler sollte möglichst gar nicht takten bei Vollgas. " Das hat heute kaum noch Bedeutung, der Regler hat einen aktiven Freilauf, es gibt keinen Diodenspannungsverlust. Du kannst heute im Prinzip jeden Motor mit einer beliebig hohen Zwischenkreisspannung betreiben, wenn Du nur den Strom begrenzt. Dadurch erhälst Du eine Systemkennlinie, die keine Abschwächung durch Gegen-EMK im Nutzbereich hat.

Deine Schlussfolgerung über Aussenläufer/Innenläufer Vor und Nachteile ist ebenfalls ein Trugschluss. Das Drehmoment ist bei gleicher Flussdichte abhängig vom Volumen, das der Luftspalt einschließt. Der Permanentmagnet benötigt deutlich weniger Durchmesser als das Spulensystem. Deshalb hat ein Aussenläufer bei gleichen Außenmaßen ein höheres Volumen und damit eine höhere Drehmomentdichte als ein Innenläufer.
Je stärker die Magneten sind, desto krasser wird das Verhältnis und desto dünner wird das Magnetsystem und desto höher das Luftspaltvolumen und desto höher die Drehmomentdichte. Da der Radius quadratisch ins Volumen eingeht, ergeben sich hier sehr große Unterschiede.
Beispiel: Mein Motor hat die Außenmaße 63mm Durchmesser bei 74mm Länge.
Der Stator hat einen Durchmesser von 53mm bei 44mm Länge.
Das Volumen ist also 97 ccm.
Wenn ich einen Innenläufer bauen wollte mit denselben Außenmaßen müsste ich mindestens 10mm vom Durchmesser abziehen und komme nur noch auf 63ccm.
Realistischer wären 20mm, irgendwo muß der Kupferdraht ja hin, 38ccm. Der Innenläufer hat also nur 39% des Drehmoments des Außenläufers.

Das ist natürlich nur eine Seite der Medaille. Man kann natürlich ein Getriebe einsetzen und den Innenläufer viel höher drehen lassen und damit die Leistungsdichte extrem erhöhen. Vielleicht ist das der bessere Weg, es kommt darauf an, welche Komplexität erwünscht oder vielmehr erlaubt ist.
Damit wir besser unterscheiden können, was ich und was andere gemacht haben, hier ein paar Fotos:
Die Nuten des Stators habe ich mit Epoxid und Kupferpigment aufgefüllt, um die Strömungsverluste zu minimieren:
[attachment 2328 StatorKupferpigment1.JPG]
Zu Testzwecken haben ich eine Haube auf das Ende des Motors geklebt um ihn unter Wasser drehen zu lassen, um die Leerlaufverluste zu messen:
[attachment 2329 MotormitGlockefuerTest1.JPG]
Die Lücken zwischen den Magneten habe ich mit Epoxid aufgefüllt, um die Strömungsverluste zu minimieren. Die Kortdüse ist hier demontiert:
[attachment 2330 Motorkaputtdemontage.JPG]

Gruß
Andreas

von andreas Andreas - am 05.06.2017 19:47
Das von mir angenommene zweite Motorgehäuse fehlt, das ist mir jetzt erst klar geworden. Damit sind Deine Argumente richtig und Dir blieb keine andere Wahl. Ich bin an dieser Stelle fürchterlich wasserscheu und denke immer an die -zig Millionen, die bei der Berliner S-Bahn in den Sand gesetzt wurden, weil die nicht ausreichend geschützten Neodym-Tragemagnete nicht ausreichend gegen die Luftfeuchte geschützt waren.

Strombegrenzung alleine müsste Schutz gegen Durchbrennen genug sein, aber ich sehe kein Problem darin, die Temperatur über den Wicklungswiderstand zu messen, so etwas könnte ich Dir bauen. Trotzdem müssen wir unbedingt die Kühlung der Wicklungen verbessern.
Epoxy hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,2. Kupfer 400, also 2000fach. Wenn da wenigstens etwas Platz zwischen den Wicklungen wäre für zwischengelegte Kupferdrähte. Bei dem krassen Verhältnis hättest du mit vielen anderen Materialien, die den größten Teil der Paste ausfüllen, die gleiche Wärmeleitfähigkeit, da ist Kupfer nicht besser. Das Eisen hat 60W/mK , aber ist von der Wicklung durch Kunststoff isoliert. Mit fällt da nur Verdampfungskühlung ein, mit Alkohol oder ähnlichem. Dazu müsste man aber den Stator sicher mit Folie und Epoxy abdichten, bei dem sehr dünnen Luftspalt. 1cm³/s organische Flüssigkeit transportiert bei Verdampfung ca 1000W ab.

Ob Du nicht die durchgebrannte Wicklung im Backofen...entfernen kannst und einen Teil des Raumes für Wärmerohre verwenden kannst, in denen Du über eine kleine Kraftstoffpumpe und Verdampfungskühlung die Wärme los wirst? Dann fehlt Kupferdraht, aber die Wärme muss einfach weg.
Dem Foto von alienpower nach könnte aber noch etwas Platz zwischen den Wicklungen sein, die Motoren sind nicht unerschwinglich teuer, ob man da vielleicht doch Kühlrohre einbauen kann? Wärmerohre, teilweise mit Flüssigkeit gefüllt? Das Epoxy hat sicherlich nichts dagegen, wenn da Wärmesenken eingebaut sind.
Das Projekt ist ja wirklich interessant, aber ich habe schon zu rechnen begonnen, ob nicht doch ein Jet-Antrieb in Frage kommt. Der halbe Wirkungsgrad käme da allemal heraus.
Reibungswiderstände hättest Du vermutlich sogar weniger und eine höhere Drehzahl.
Durch weniger Schraubensteigung könntest Du das sicher auch erreichen. Dann kannst Du auch die volle Spannung statt zu viel Strom ausnutzen. Wir müssen es einfach schaffen!

Etwas anderes, was mir aufgefallen ist: diese in den Videos gezeigten Verbrennerantriebe haben doch sicherlich nicht viel weniger als 10 kW? Die könnten doch für unsere Elektrofahrzeuge sehr geeignet sein? Als Generator, um die Batteriereichweiten voll ausnützen zu können. Bis die Automobilindustrie sich da bewegt, können wir wohl ewig warten. Da sind wir Bastler gefragt und den notwendigen Enthusiasmus bringen wir angesichts der Videos schließlich mit.

von Bernd Schlueter - am 06.06.2017 09:22
Mit den Videos hast Du mich total wild gemacht, so etwas muss her. Hamilton surft auf einem Tragflächenboard mit nur einer Tragfläche, ich bin einfach zu früh geboren.
Leichter als ein Einrad sollte das schon zu steuern sein, und dürfte so wenig Strom verbrauchen, dass es bald nur noch solche Balanzierboote gibt, die den Ozean durchflügen. Das Surfboard müssen wir aber auch ins Gleiten bringen, Ich habe viel überlegt und meine , dass ein ordentlicher Jetstrahl evtl weniger Verluste hat, als Dein Direktantrieb. Der Motordurchmesser kann dann beliebig groß sein. Wenn die Düse den halben Querschnitt der Zuführungsrohre hat, ist der Reibungsverlust auch nur noch 1/4, sprich, kaum vorhanden. Höhere Drehzahl im Rohr, das bedeutet ungleich höherer Wirkungsgrad, mit guter Kühlung, dafür aber natürlich der Raketenantriebsverlust, den man, denke ich , relativ gering halten kann. Jedenfalls die Sportart des Jahrhunderts, da lasse ich glatt meinen Saxo für stehen. Da ich nun überzeugt bin, dass ein Jet nur unwesentlich mehr Energie benötigt als der Schraubenantrieb, sehe ich schon alleine aus Sicherheitsgründen darin den geeigneteren Antrieb.
Beim Verbrennerantrieb wird der komplette Motor häufig komplett geflutet und es ist beschrieben, wie man den Motor wieder von Seewasser befreit, einschließlich Kurbelgehäuse. Da ist Dein Experiment mit dem in Seewasser laufenden Elektromotor ja geradezu harmlos!
Meine Idee: so ein Verbrennerboard kaufen, den Motor als Generator ins Elektroauto und der Rest wird auf elektrisch umgestrickt. Den Wasserstrahl der gezeigten Boote halte ich allerdings für zu dünn.
Übrigens: Wasser trägt nur selten Balken. Die Straße ist gefährlicher. In fast allen Häfen gibt es inzwischen Strom. Vorschrift. Schwerölverbrennung im Hafen ist nicht mehr erlaubt. Gibt es nicht ein einschlägiges Forum?

von Bernd Schlueter - am 07.06.2017 07:39
Mehr Platz zwischen den Spulen? Wäre toll, wenn da zwischen Wasser kühlen könnte.
Was lese ich? 0,56 Ohm Spulenwiderstand? Da haben die sich aber verhauen. Ich denke, es muss heißen 5,6 milliohm. Nein, da würde ich einen Thermofühler an einem Spulenfuss einkleben und mit Vergleichsmessungen auf die innere Wicklungstemperatur schließen. Die Fühler gibt es total dünn und klein.

Tragflächen - "Wassereinrad"? Ganz normal, mit Schraube. Da wenig Widerstand, reicht auch 1 Kilowatt. Gesteuert mit Quadrokoptersensor, Dreiachsensteuerung plus Schubsteuerung. Nix Wasserjet. Wie aus dem Wasser herauskommen? Ganz einfach, dafür haben wir den Roman. Seit EADS Konkurrenz aus Amerika hat, hat er sicher noch was Passendes, nur für den Start, herumliegen.

Aber vielleicht baue ich dafür auch ein Cityel um, mit drei Tragflächen?

Im Board?
Ich denke, Du brauchst schon einen gewaltigen Schub, um aus dem Wasser zu kommen.
Wenn Du mit 18km/h = 5m/s kreuzst, benötigst Du den Zusatzschub, um hochgewuchtet zu werden. Angenommen, 2000 Watt würden dazu ausreichen, dann hieße das , wenn Du das angesaugte Wasser mit 10m/s ausstößst, würde das Antriebssystem 200 N Schub erzeugen, was ich für zu wenig halte. Die sekündlich ausgestoßene Wassermenge müsste dann bei 5m/s Geschwindigkeitserhöhung 40 l/s betragen, dazu benötigst Du eine Austrittsdüse von 40cm² Querschnittsfläche oder gut 7cm Durchmesser bei 50% Schlupf. Die weiteren Verluste habe ich bei den 2000W berücksichtigt. Deine "Düse" bei 130mm Schraubendurchmesser beträgt , vermindert um die Verwirbelung durch den Motor , sagen wir, 100cm² und wenn Du eine Beschleunigung des Wassers auf 8m/s annimmst, erhältst Du eine Kraft von 240N, also wahrscheinlich ausreichend, bei einer Leistungsaufnahme von 2kW netto. genau das führt aber zur Zeit vorübergehend zu einer zu niedrigen Drehzahl und Überhitzung.
Da gefällt mir die obige Rechnung mit dem Jet doch viel viel besser, denn da habe ich nicht die gewaltige Verlangsamung des Motors , bevor er das Gleiten erreicht.
Vor allem kann ich dann, ohne Not, einen beliebig fetten Motor mit langer Achswelle ohne großen Strömungswiderstand vorsehen, luftgekühlt und sicher vor Korrosion, weil im Trockenen. Das Problem mit dem mit Seewasser vollgelaufenen Verbrenner haben wir beim Elektroantrieb nicht. Außerdem ist es sicherer bezüglich Verletzungsgefahr.

Problem: Platz hast Du für einen vernünftigen Jet genug, aber bei der Kanalkonstruktion samt Drallkompensation muss man sich schon etwas Mühe geben und eine normale Schraube ist nicht angepasst für den Jet.
Auf jeden Fall sollten wir mit der Düsengröße großzügiger sein als üblich. Es sei denn, Du willst auch 55km/h erreichen , wie die in den Videos aufgezeigten Modelle. dann braucht man eben 10kW und es reicht eine winzige Düse bei hohem Druck.
Auch Du darfst sehr kurzzeitig gewaltig überlasten, das sollten wir anhand des Kupferdrahtgewichts berechnen. Es könnte reichen, um das Wasser zu verlassen, aber muss dann automatisch bei Wicklungserwärmung abregeln. Elektroautos regeln heute alle ab, aber bei Deinem Projekt ist das unverzichtbar und am liebsten würde ich das einmal testen. Ehe Du den defekten Motor wegwirfst, würde ich den gerne als Experimentierpbjekt verwenden, obwohl diese tollen England-Motore wirklich kein Geld kosten. Zudem interessiert mich, wie sich das Epoxy/Kupfergemisch bei ordentlicher Überhitzung verhält. Vielleicht rieselt dann nur die Asche heraus und mein Fahrrad läuft demnächst Tempo 70.
Wie dick sind die Neodymmagnete? Wenn sie 2mm Dicke hätten, läge der Entmagnetisierungsgstrom bei etwa 2000AW, das wäre absolut sicherer Bereich bei 12 Windungen...

Für die Wicklungstemperaturkontrolle hätte ich noch eine Idee, die auszutesten wäre. Dann könntest Du vielleicht doch kurzzeitig 5kW Nettoleistung herausholen, um ins Gleiten zu kommen. Ansonsten hast Du, bis auf die Motorüberlastung beim Übergang wohl alles richtig gemacht und berechnet. Roman liest mit und sorgt im Notfall für Zusatzschub. Vor allem, wenn ihn auch die Elektrosurfwut packt.

Mist, hier in Krefeld lagen mindestens 10 intakte Surfbretter im Sperrmüll, zu spät!

Zusatzbemerkung? Das Spannenste an Deinem Board ist die Unterseite. Gibt es da auch eine Ansicht von unten? Ich hatte erst Einiges missverstanden...Kannst Du abschätzen, wie der Drahtdurchmesser ist? 12 Windungen pro Spule? Wieveiel Umfang hat der Draht wohl? Du wirst es erraten: ich möchte berechnen, wieviel Sekunden Du hast, um aus dem Wasser in die Luft hochzusteigen. Mit faul auf dem Brett herumliegen ist jetzt nicht mehr.

von Bernd Schlueter - am 07.06.2017 20:43
Hallo Bernd
Die Daten von APS kannst Du vergessen.
Ich messe mit 5A von einer Phase zur nächsten und erhalte einen Drop von 0,233V. Also ist der Phasenwiderstand 0,233/5=47mOhm.
Beim alten Motor waren es 55mOhm glaube ich.
An die eigentlich Wicklung komme ich nicht dran, da geht zu viel kaputt. Die Zuleitungen haben ca. 2qmm.
Die Magnete sind ca. 2mm dick.
Der Maximale Strom ist mit 80A angegeben, als ESC werden 120/150A empfohlen. Wie wir wissen geht das nicht lange gut.

Den Strom kann ich begrenzen, indem ich
1. das ESC manipuliere
2. den Propeller verkleinere
3. einen Propeller mit weniger Steigung verwende.

Probleme:
1. Ich habe keine kurzzeitige Leistungsreserve mehr.
2. Der Wirkungsgrad sinkt, der Schlupf wird größer.
3. Die theoretisch maximal erreichbare Geschwindigkeit sinkt, der Wirkungsgrad steigt, wenn ich dann allerdings die Belastung erhöhe (mehr esse) dann komme ich wieder in einen Bereich der einen erhöhten Strom hat.

Trotzdem habe ich mich vorläufig für 3. entschieden und einen Propeller geordert.
Meinen alten Propeller bekomme ich nicht mehr von der Welle und aus dem Adapter raus. Dadurch kann ich die Glocke nicht tauschen, die neue ist 10mm länger. Wenn ich das alte Modell nicht zerstören will komme ich um einen neuen Prop sowieso nicht herum.

Noch was zu den technischen Daten von APS:
Der 6374 war mit 3200 W angegeben, der neue 6384 mit 3500W. Das kann aber nicht sein, weil der Stator von 41mm auf 50mm Länge gewachsen ist. Bei gleicher kv müsste also ein Leistungszuwachs von 22% entstehen. Rückgerechnet von 3500W*41/50 kommen für den alten Motor 2870W heraus.
10s ist als Spannung angegeben, noch so ein Witz. Nehmen wir 36V an, dann kommt ein Strom von 80A für den 6374 und 97A für den 6384 raus, angegeben sind aber 85 A maximal. Also ein totales durcheinander. Ich betreibe sie mit 12s. Es ist aber alles unrealistisch, diesen Strom durch eine 2qmm Zuleitung zu schicken. Nach 1 Minute schmilzt die Isolation- es sei denn sie ist unter Wasser.

Rechnen wir mal ein bisschen weiter. Der Strom liegt für 2/3 der Zeit an einer Phase an.
Der ohmsche Leistungsverlust bei 80A und 55mOhm (6374) liegt bei 350W.
Der Stator wiegt etwa 450g, das Kupfer vielleicht 220g.
Wie lange dauert es, bis die Kernschmelze eintritt bei einer Anfangstemperatur von 40°C und einer Isolationsschmelztemperatur von 180°C?
Für Kupfer finde ich c=0,382 kJ/(kg·K).
Delta_Q=c*m*Delta_T=0,382kJ/(kg·K)*0,22kg*140K=11,7kJ
Also 11700J bzw. Ws. Bei 350W also 33 Sekunden!!!
In dieser kurzen Zeit ist jede Kühlung überfordert, Ausgleichsprozesse finden praktisch nicht statt! Bei Volllast bei 120A ergeben sich noch viel schlimmere Werte.

Fazit: Ich sollte die 1. Massnahme oben zusätzlich durchführen.
Also zurück zu meiner oft gestellten Frage: Wie manipuliere ich die Hardware des ESC, damit nur noch der halbe maximale Strom rausgeblasen wird?

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 08.06.2017 15:19
Ich gehe mal davon aus, dass Du, um richtig zu starten, zunächstmit 15km/h dahindümpelst und Dich dann , plötzlich mit geregeltem Vollgas aus dem Wasser herausboosten lässt. Dazu brauchen wir unbedingst eine zuverlässige Wicklungstemperaturmessung, um an die Grenze gehen zu können.
Dazu hast Du schon die überaus wichtige Messung gemacht. Statt 530 Milliohm hat Dein neuer Motor nämlich 47.
Super, damit können wir durchaus etwas anfangen, denn nun kann ich in einer induktionbefreiten Brückenschaltung den Wicklungswiderstand und damit die Temperatur der Wicklung bestimmen. Immerhin kommen auf 37 Volt Fahrspannung ca 4,3 Volt ohmsche Spannung!
Du musst nur die Wicklung einer Phase mit je einer Windung eines beliebig dünnen Kupferdrahts umwickeln, im gleichen Wickelsinn, jeweils eine Windung am Spulenfuß, eine am anderen Ende. Dann erst das Epoxy. Über eine kleine Elektronik, die ich baue, regeln wir den Strom zurück, wenn die Maximaltemperatur erreicht ist. Das finanziere ich allein, kostet eigentlich nur Arbeit und interessiert mich für andere Zwecke. Beträgt die Wicklungstemperatur bei 15km/h zunächst 90 °C, dann darf sie zum Wuchten Deiner Wenigkeit aus dem Wasser 50°C heißer werden. Was hast Du berechnet? 0,385J/gK * 220g * 50K = 4235J
Also 400 Watt zusätzliche Verlustleistung sind für 10 Sekunden erlaubt, das reicht bestimmt, um Dich aus dem Wasser zu erheben und endlich in den Genuss des rasenden Dahinschwebens über den Wellen, bei dann endlich geringerer Motorleistung zu bringen. Aber nur mit dem angedeuteten Motorschutz, sonst heißt es wieder "Tira mi su" , und es zieht Dich wieder hinab mit kurzgeschlossenen und verbrannten Wicklungen. Immer nur die Fische besuchen, ist doch auf Dauer langweilig. Wenn ich Glück habe, ist heute abend der Uli Senkowski in Bochum. Dem stelle ich Dein Projekt vor. Der baut alles Elektrische, was schnell ist, auf der Straße und auf dem Wasser.
Es ist etwas viel zu besprechen, geht das per email oder Telefon?
Klar, die Schraube ist zu groß. Bei voller Geschwindigkeit brauchtest Du einfach die Steigung und die Größe, aber wichtiger ist erst einmal, überhaupt aus dem Wasser zu kommen, mit nicht durchgebranntem Motor. Bei dem zu schwachen Motor geht das wohl nur über mehr Drehzahl, um den Strom auf ungefährliche Werte zurückzubringen.

Ein wenig habe ich gegoogelt: da gibt es so schöne Verbrenneraggregate aus Fernost, da müsste auch ein geeignetes Düsenaggregat erhältlich sein, an das mit langer Welle ein weit kräftigerer Motor passt.

Wie schon gesagt, wenn Du das Ganze komplett kaufst, der Verbrennermotor könnte hoch interessant für alle Elektroautofahrer sein. Dann teilen wir uns die zwei Projekte.


Aber die Spulen im Seewasser, damit kann ich mich einfach nicht anfreunden.

Abbildung Impeller


Leider keine Adressen

Nein, das muss ich unbedingt noch sagen:
Schiffsschrauben sind hochgefährlich und wir hatten schon tödliche Unfälle in Holland.
Ein Jetantrieb sollte Dir Dein Leben schon wert sein!
Vielleicht kann ich heute abend etwas über Wankelmotoren im Elektroauto erfahren?
Dafür brauchen wir den Impellerantrieb nicht. Vielleicht hat der Uli schon so etwas da liegen. Ich rufe ihn an, wenn er heute abend nicht in Bochum zum Treffen kommt.

Diese Unfälle kannst Du vermeiden!

von Bernd Schlueter - am 09.06.2017 05:50
Hallo Bernd,
ich bin mir nicht sicher, ob ich das richtig erklärt habe. Ich benutze nicht die Modellbauschraube aus England, sondern einen kleinen Aussenborderpropeller, dessen Flügelspitzen ich abgedreht habe, [www.ebay.de]
auf 170mm Durchmesser.
Diese Schraube sitzt in einem Tunnel aus Kunststoff, einer Art Kort-Düse, die mit 8 Schrauben an Flügeln aus Kunststoff befestigt sind, die wiederum an der Finne befestigt sind durch Schrauben und Epoxid. Dieser Korb zusammen mit der Finne bildet einen Schutz vor Grundberührung aber auch für Menschen. Wenn man die Hand schmal macht kommt man von vorne rein.
Von hinten gibt es keinen Schutz. Da der Propeller nur vorwärts läuft ist das kein großes Problem, denn auf der Druckseite gibt es keine ernsthafte Verletzungsgefahr.
Ich habe mir den letzten Link nicht angesehen, möchtest Du uns wirklich so etwas zeigen?
Ja ich weiß, Du möchtest mich überzeugen ein Wankelmotorgetriebenes Brett zu kaufen mit Jet, aber ich finde den Preis nicht überzeugend. Mich fasziniert mehr die Variante mit Foil und dafür kann ich keinen Jet einsetzen.
Mir geht es genau darum, wovor Du dich scheust: Einen BLDC unter Wasser laufen lassen, um die exzellente Kühlung zu verwenden um eine hohe Leistung- und Drehmomentdichte zu erreichen bei minimalem Aufwand. Und ich bin nach wie vor davon überzeugt, dass es funktionieren wird (wenn ich es richtig mache).

Das mit der Temperaturmessung der Wicklung wird so nicht funktionieren, da bräuchte ich zusätzliche Leitungen zum Motor. Wenn schon, dann wird der Gesamtwiderstand ab dem ESC gemessen. Dummerweise ist aus praktischen Gründen noch ein Wasserdichter Steckverbinder im Messkreis vorhanden.
Ein Temperaturmodell wird auch nicht ganz einfach, dafür müsste man wenigstens den Phasenstrom kennen. Batteriestrom würde auch reichen, wenn man den Dutycycle kennt. Ich habe schon mehrere Temperaturmodelle programmiert für Motoren und Halbleiter, aber ohne µC wird das nichts und ich habe eigentlich wenig Lust, in meiner Freizeit das zu tun, was ich beruflich ohnehin jeden Tag mache.
Hier wird ein ESC besprochen, das man hacken kann:
[www.etotheipiplusone.net]
Vor 10 Jahren hatte ich mir eine Entwicklungsumgebung gekauft mit Elektronik für BLDC Ansteuerung, aber die Dokumentation war unter aller Sau, nach 4 Wochen habe ich alles zurückgegeben.

Du darfst Dir den Leistungsbedarf zwischen Verdrängerfahrt und Gleiten auch nicht so digital vorstellen. Immerhin bleiben Motor, Finne, Schutzkorb und Kortdüse trotzdem noch unter Wasser, lediglich die angeströmte Fläche des Surfboards wird kleiner. Theoretisch. Praktisch wirkt jede Welle bremsend. Bei einem Foil sieht es vielleicht besser aus.
Viel Spass mit Uli

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 09.06.2017 21:02
Nein, aus den Wankel möchte ich nur für meinen Zusatzgenerator für den Saxo abstauben, nachdem ich Bochunm nicht ohne Zwischenladung erreicht habe. Aber immerhin waren nach zwei Stunden Versätung der Stau weg und alle wichtigen Leute noch da.
Also, erst einmal hast Du volle Freigabe für Deinen Unterseewassermotor , sowohl von meinem Cousin und vor allem vom Uli.
Das Epoyy schützt ausreichend gut, auch, wenn es dünn ist.
Für die Temperaturmessung benötigst Du weder eine Unterbrechung der Splenleitungen , noch eine größere Zusatzwicklung. Wir müssen eldigleich den Induktionsfluss einer einzigen Spule messen und dann per Poti , Brückenschaltung und Operationsverstärker auf Null abgleichen. Die Differenz , die dann noch auftritt, ist dann proportional zur Temperatur.
Das geht,ohne Aufwand, glaube es mir. Schließlich hast Du einen bürstenlosen Motor, bei dem man keinen zusätzlichen Schleifring benötigt. Einfach nur die Enden der mindestens zwei Windungen auf einer einzigen Spule herausführen. 0,1mm dünner Draht genügen vollauf. den rest überlasse mir.
ich gehe davon aus, dass der Motor 12 Magnete hat, Nord und Süd im direkten Wechsel und 12 Spulen alle drei Phasen jeweils hintereinander.

Uli bestätigt, dass Du mit einem Segel sehr viel leichter ins Gleiten kommst und, dass Du ansonsten immer einen gewaltigen Wellenberg vor Dir herschiebst, der einfach nur Leistung verschlingt. Wir haben mit einem 30PS-Außenboarder damals nur mit großer Mühe zwei Leute auf Wasserski so gerade aus dem Wasser gehievt, bei Monoski ausgeschlossen und der Sechszylinder 105Ps-Motor ersetzte den alten. Uli meinte, 10 kW wären für einen Jetantrieb sinnvoll.

Den Motorschutz benötigst Du, das ist meine Meinung.
Also, keine Bedenken mehr, Du hast einen Jet mit Cortdüse, der auf jeden Fall weniger Energie benötigt. Da fehlte das Foto von.

von Bernd Schlueter - am 10.06.2017 15:12
Mehr als 15% Wirkungsgrad erwarte ich von solch einem Wankel nicht, aber es ist gut zu wissen, dass es so etwas gibt. Hätte nicht gedacht, dass solch ein Wankel in den Mopeds auf dem Rhein steckt. Vor allem finde ich die Anleitung, wie man das Moped für Unterwasserfahrten nutzen kann und wie man das Wasser wieder herausbekommt, für interessant. Gestern habe ich die Nachricht bekommen, dass in der Halle ein 40PS-Honda-Zweizylinder-Motorradaviertakter liegt, der könnte auch interessant sein...Überholt mit neuen Kolben, für 250 Euro...
Also, die Flüssigkeitskühlung finde ich sehr interessant, hier noch mit Meerwasser. Je nach Neodymqualität sollte man damit sehr wohl ins Gleiten kommen, aber eine Motorstrombegrenzung und eine Wicklungstemperaturmessung halte ich für unverzichtbar, damit man dauerhaft Vollgas geben kann, was man ja wohl muss.
Von einer Temperaturmessung außerhalb der Wicklung halte ich nichts, die ist viel zu träge. Es kommt auf die untersten Wicklungslagen an, die müssen bei der Temperaturmessung mit erfasst werden. Das geht nur, indem man den ohmschen Spannungsabfall von der Induktionsspannung trennt. Gleichzeitig muss noch der Motorstrom hinzugemischt werden, um eine mögliche Feldschwächung zu kompensieren, also zwei Potis an einem Operationsverstärker, der auf den "Gas"griff wirkt.
Wenn es nach mir ginge, würde ich die Wicklungen herausfräsen oder sägen und mich mit 12 Volt begnügen, also mit nur vier Windungen neu bewickeln. Bei 500Hz ist der Skineffekt noch klein genug für massive Kupferbänder. Vor allem ist die Wärmeabfuhr dann besser. 1,4 mOhm haben die SMD-Mosfets. Bei der Selbstbewicklung passt auch ein winziger Temperaturfühler hinein. Ich meine, das Projekt muss funktionieren, nachdem ich gehört habe, dass schon viele Motoren erfolgreich im Meerwasser untergetaucht eingesetzt werden. Aber ich habe ja auch schon meinen Saxo-Motor erfolgreich mit Wasser ausgespritzt. (natürlich mit Spiritus-Trocknung!)
Bei den Aliens sind aber wirklich nur die outrunner interessant und ich habe schon die Bestellung für den 50mm Motor ausgefüllt und dann erst die Beschreibung gelesen: o,52 Ohm Widerstand bei maximal 120 Ampere! Das bei 8S.
Mir kommen leichte Zweifel...
Mein Boot muss wohl noch etwas warten.
Wenn ich das richtig sehe, kann ich auch gleich bei google unter "China outrunner" bestellen. Die Angaben aus England schienen mir zwar verständlich, aber offensichtlich sind sie falsch. Von wegen, englische Qualität, die kommen aus China!

von Bernd Schlueter - am 19.06.2017 16:40
Gute Idee, mit dem Körper als Gleichgewichtssensor. Zum Druckaufnehmer für den Fuß gehört dann noch ein wenig Elektronik, um keine Regelschwingung anzuregen. Wasser besitzt, außer Wellen, kaum Hindernisse, das müsste weit einfacher als ein Segway zu regeln sein. Würde mich gerne bei Experimenten dazu beteiligen.
In unserer Halle haben wir alle Voraussetzungen zum Laminieren mit GFK und KFK. Dazu auch eine Vakuumpumpe.
Surfbretter liegen bei den Sperrmüllaktionen massenhaft auf der Straße herum. Diese als Schwimmer, zusätzlich Unterwassertragflächen und ein Antrieb a la Andreas oder Außenborder mit Kegelradantrieb, alternativ Jet mit entsprechend großer Düse....


Tragflächenboot

Idee: die problematische Quer- und Längsachsenstabilität durch eine aktive Tragflächensteuerung über die Abstandsmessung zur Wasseroberfläche (Ultraschallmessung oder mm-Wellen? vornehmen? Dann wird nicht so viel Wasser unter hohem Energieaufwand verspritzt und es reichen kleine Elektromotörchen, wenn man erst einmal auf den Wasserstelzen steht.

Noch nicht das Optimum

Optimal sind zur Wasseroberfläche, voll getauchte Flächen mit aktiver Steuerung!

Ich vermute, dass man die Heckflächen auch voll getaucht lassen kann. Das würde den halben Widerstand bedeuten. Trotzdem können alle möglichen Regelprobleme auftreten und vielleicht landet man doch immer bei der gezeigten Vierflächen-Konstruktion.
2kW sollten bei voll getauchten Flächen genügen bei 40km/h. Für die Startsekunden 10kW.

Für die Propellersuche solltest Du die Magnete und die Minensuchspule verbinden. Du glaubst gar nicht, wie einfach so etwas zu bauen ist.

von Bernd Schlueter - am 25.06.2017 09:30
Ja Wahnsinn, 172kg mit 6.5kWh Batterie und 57kW Motor. Da braucht man ja einen Trailer oder Pickup für. Dafür ist die Endgeschwindigkeit enorm. Mit 18k$ könnte ich so etwas auch bauen. Tja, mutig muss man sein. @Roland: Wie fährt sich so was?

Mittlerweile weiß ich mehr über den Schaden und seine Abfolge:
Der DCDC für die Pumpe (12V) war kaputtgegangen, keine Kühlung mehr, YEP120A HV marine wurde überhitzt, Überhitzungsschutz gab es anscheinend entgegen den Werbersprechungen nicht, viele FETs und Leiterplatte beschädigt. Den Regler bekomme ich teilweise ersetzt bei HK als Gutschrift, immerhin.
Ich vermute, daß der DCDC durch Überspannung zerstört wurde, das BMS kann ja die Rekuperation in die Batterie stoppen und dann helfen nur noch die Elkos des Reglers die Spannung zu begrenzen und das passiert eben auch nicht garantiert.

Ich habe mir ein VESC FOCBOX von enertion bestellt.
Mit dem VESC [www.enertionboards.com] kann man alles ganz genau einstellen und den Phasenstrom begrenzen und damit eine Überlastung des Motors und der Stecker vermeiden. Die Rekuperation kann ich damit auch begrenzen oder auch abschalten und damit wird mein 2€ DCDC auch nicht mehr überlastet.

Ausserdem ein Nano-X, das ist ein kleiner ergonomischer Handsender, den ich in ein Zipbag einschließen kann. Damit sind die Potentialtrennungsprobleme endgültig vom Tisch.

Im Herbst baue ich dann alles um und integriere alles in ein Surfboard. Möglichst ohne Kühlmittel und aussenliegende Teile etc.

Ich habe nun das dritte Windsurfboard umgerüstet und war ziemlich zufrieden. Das große Fanatic Fox war viel zu stabil, der Kurvendurchmesser betrug etwa 50m. Mit dem F2 Strato waren es noch 5-10m. Der Motor funktioniert sehr gut unter Wasser!

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 30.07.2017 19:57
Diese schweren Wassermotorräder kommen oft den Rhein hoch und dürfen wegen des Lärms nicht in der Nähe der Stadt weiter. Elektrisch sicher erlaubt, aber die Dinger sind ja wohl zu schwer für die Steuerung durch reine Gewichtsverlagerung? Ich sehe die immer nur Vollgas fahrt aufnehmen und dann in zu engen Kurven praktisch zum Stillstand kommen mit möglichst großen Wasserfontainen. Ohne Tempo wäre da wohl kaum Fahrspaß und ich habe beim Zusehen den Verdacht, dass man nur den Zuschauern imponieren will. Der Geschwindigkeitsverlust in den Kurven ist einfach zu hoch und außer Rasen können die wohl nichts. Richtig Spaß hat beim Wasserski auch nur der Gezogene und das geht hier ja wohl nicht?
So viel Stabilität wie zum Segeln muss das leichte Surfboard ja nicht haben. Der Antrieb dürfte die Wendigkeit doch kaum beeinflussen?
Ich hänge immer noch dem Gedanken nach, das Wasser ruhig von unten anzusaugen und in der Düse am Ende des hinten dicker gestalteten Boards wieder auszustoßen, mit ähnlicher Propellergröße wie Deiner. Das ausgestoßene Wasser muss zwar teilweise über die Wasseroberfläche angehoben werden, das macht aber maximal 5% Verlust aus.

Ärgerlich mit dem China DC/DC. Roman meint, maximal 20% der Stromangabe sollte man vertrauen. Wir fanden in China-elektronischen Relais für die Waldmühle mit angeblich 40 Ampere 10 Ampere-Triacs, einfach unfassbar. Mit CE-Zeichen, man sollte es mal an die große Glocke binden, denn aus China kommen auch ausgesprochen gute Artikel. In der Mülltonne fand sich glücklicherweise noch eine freie Ecke. Wir haben gewechselt auf Omron, auch China, aber Qualität...

Aber der Hinweis auf den Raptor2 erfüllt wahrscheinlich alle meine Träume. Dabei denke ich an den Bau eines sehr stabilen, vierrädrigen und noch niedrigeren Rollbretts, das mit Trägheitssensorsteuerung ausgestattet ist und im Gegensatz zu den Rollbrettern auch für Bürgersteige freigegeben werden könnte. Das könnte glatt ein Ersatz für das Brompton sein, um die 2km von und zur Ladestation zurückzulegen. Busse und Bahnen sind mir dafür viel zu teuer und zu zeitaufwendig. Unterschnallbare Rollschuhe wären natürlich auch die Lösung. Gibt es die wirklich nicht mehr?

Wo ist der nächste Surf-und Rollbrettstore?

von Bernd Schlueter - am 31.07.2017 04:56
Na, dem Teil halten sie ja Mund und Nase zu, so einen dichten Schutzkorb habe ich noch nie gesehen.

Neue Ideen zu meinem BSB:
Ich besorge mir besseres Material mit dem ich besser zurechtkomme.
RC ESC sind nicht geeignet, weil für sehr kurze Laufzeit ausgelegt. Sie regeln den Phasenstrom des Motors nicht und lassen dauerhaft so hohe Ströme durch dass Motoren und Regler versagen, falls die Batterie nicht vorher alle ist.
Die Kühlung bleibt ein Problem, die Akkus wurden noch nicht gekühlt, aber wenn die Komponenten Motor Kabel und RC ESC robust genug sind, wird bestimmt die Batterie das nächste Problem.
Eine Metallkiste oder zumindest eine Kiste mit eingearbeitetem Bodenblech wäre ein schöner Schritt. An den Boden schraubt man das FOCBOX von Enertion mit seinem Kühlköper. Welches Potential der wohl hat? Man könnte auch das VESC in die Luft hängen und mit einem Ventilator so viel Wind machen, daß die Temperatur gut abgeführt wird. Das bedeutet aber auch Dauerverluste. Schlimmstenfalls braucht es eine Trennung mit einem Wärmeleitpad (schlecht und teuer) oder einem anderen Feststoff (Glasfaser Epoxy).
In dem Zusammenhang fand ich dieses Video von einem Meister :
[www.youtube.com]

Mit dieser Auswahl will ich erreichen, daß der Motor, Stecker, Kabel keinen Schaden nehmen, weil der Phasenstrom begrenzt wird. Mit diesem Gerät kann ich ein Temperaturmodell des Motors oder eines anderen kritischen Teil berechnen und es damit schützen.
Ich kann den ohmschen Widerstand berechnen und daraus auf die Temperatur oder den gesamten Zustand der Verkabelung schließen.

Mit dem Nano in einem ZipBag kann ich wahrscheinlich umgehen. Das wird einfacher als mit Kabel. Es gibt einen zusätzlichen Taster für Licht, vielleicht kann ich daraus einen Stromsparmodus generieren bzw. einen Sicherheitskreis.


Ich habe jetzt drei Surfbretter ausprobiert mit dem Antrieb, es war jedesmal eine kleine Beschädigung, ich habe eine Aluplatte 60x80x4mm mit darunterliegender M6 Schraube zur Befestigung der Batteriebox im vorderen Stehbereich vor der Mastschiene eingeharzt. Jeder Zeit kann man sie zum Windsurfboard zurückrüsten, die kleine Aluplatte stört nicht weiter.

1) Kleines giftiges altes BIC Surfboard. Sehr instabil, hoch, klein.
2) Fanatic Fox, groß schwerfällig, für 2 leichte Personen geeignet. Kommt schlecht ins Gleiten ist aber vorher schon sehr schnell, trotz Schräglage kaum Kurvenwirkung, lässt sich nicht manövrieren, selbst mit Paddel nicht.
3) F2 Strato, ein Mittelweg, mehr Durchbiegung, enge stabile Kurvenfahrt möglich. Macht am meisten Spaß und ist mein neuer Favorit auch als Windsurfbrett.


Mit dem Motor, Propeller, Kabel bin ich weitgehend zufrieden. Der Schutzkorb dürfte etwas schlanker und gleichzeitig stabiler und flexibler werden. Es gab allerdings Resonanzen, die zum leichten Kontakt zwischen Propeller und Rohr geführt haben. Vielleicht sollte ich einen Millimeter vom Propdurchmesser opfern.
Die Finne passte in alle 3 Surfbretter mit etwas Gewalt und gutem Willen. Man muss halt die Schraubenlöcher treffen, also die Nutsteine richtig einlegen.

Ein paar Einschätzungen, zeitweise konnte ich die Leistungsaufnahme messen und ablesen.
Mit 150W erreiche ich 6km/h.
Mit 600W erreiche ich 12km/h.
Mit 2400W erreiche ich 18km/h, vielleicht auch mehr.
Die Geschwindigkeit ist eine reine Schätzung, die Leistung konnte ich in günstigen Momenten vom TF01N ablesen.

Auf dem Windsurfbrett 2) Fanatic Fox erreiche ich als Windsurfer bis zu 8 Minuten für 1.5 Seemeilen, also 20 km/h, in den Spitzen auch deutlich schneller.

Es gibt in dem letzten Gebiet viel Wind und Welle und auch Schiffe, wenn man weiter rausfährt. Einen eindeutigen Gleitvorgang gibt es bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten nicht, die benetzte Fläche variiert stark, der Übergang ist vom Rauschen des Wassers überlagert. Beim Windsurfen ist das Verhalten bestimmt durch den Surfer, er bestimmt wie stark er eine Böe nutzt, wie er durch die Wellen geht. Da lernt man nie aus und man kann mit jeder Welle besser werden.
Wie das mit BSB wird, kann ich noch nicht sagen, auch kleine Leistung hat ihre Berechtigung! Als Paddler nur mit den Armen erreiche ich schon mehr als Schrittgeschwindigkeit.

[attachment 2419 Battpack.JPG]
F2 Strato mit 32Ah 12s, BMS, Regler und Kühlung, Actionkamera, Motorkabel und Daumengas am Sensorkabel, Zugentlastung am Mastfuß, im Deckel das TF01N.
[attachment 2420 Motor3_2.JPG]
Motorpropeller und Gleitflächen. Das Motorkabel geht nach hinten mittig weg und über das gesamte Board nach vorne zum Regler. 3x6qmm. Im Rohr an der Finne wird auf 3x3.1qmm Kupferlackdraht umgesattelt und in der Kunststoffglocke vor dem Motor an die Motoranschlüsse gelötet. Die Lötstellen habe ich beim 1. Modell mit sehr dickem Schrumpfschlauch gedichtet und mit MS-Polymer umschlossen und fixiert, beim 2. habe ich mehrfach Plastik 70 aufgesprüht und gewendet.
[attachment 2421 Motor3_1.JPG]

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 31.07.2017 21:10
Manfred, super! Mit technischen Daten. Schon rechne ich:
Kraft = Massendurchsatz m' mal Geschwindigkeitsunterschied
Mssendurchsatz m' =Geschwindigkeit v durch die Düse mal Querschnittsfläche A mal Wasserdichte Rho,also:
v²=F/(A*Rho)
Da statisch, gehe ich von v=0 Ansaugung aus .
v²=240N/(0,0021m²*1000kg/m³
Also, Ausströmgeschwindigkeit aus ruhendem Wasser: irgendwo bei 11m/s.
Die 11 m/s liegen nicht weit entfernt von Andreas Traumgeschwindigkeit von 10 m/soder 36km/h. Also, 20 Knoten. Die Düse würde super passen und der Wirkungsgradverlust durch den größeren "Schlupf" gegenüber dem fetten Propeller wäre alles andere als schlimm. Im Gegenteil, der Motor hat mehr Wirkungsgrad, ein Teil der Wasserreibung entfällt und gegen den Drehimpulsverlust des Wassers hinter dem Impeller ist, wenn ich es richtig sehe, ein Diffusor angebracht.
In voller Fahrt hätte das Ding vielleicht nur die angegebenen 120 N Schob, das entspricht einer Gleitzahl von 10, die Du sicher nicht erreichst. Du sprichst ja auch davon, dass Du nur 5m/s = 1Knoten erreichst, da wäre wohl die doppelte Jet-Ausströmfläche und mindestens doppelte Leistung erforderlich, um überhaupt ins Gleiten zu kommen.
Dein großer Unterwasserjet (das ist auch einer) ist da überlegen, wenn er die geringe Anfangsdrehzahl mit hoher Stromaufnahme verträgt. Der kleine Überwasserjet ist da aber gutmütiger.
Also, wenn Ihr mich fragt, ich tendiere zum Überwasserjet. Den kann man auch selbst bauen. Die sind ja ganz schön teuer mit ihren Impellern. Gibt es die nicht auch aus dem Modellbaubereich aus Plastik?

Mein 52 Jahre alter Plan vom Tragflächenboot ist jetzt wieder aktuell. Der war mal für den Chiemsee gedacht, nachdem dort die Jollen immer umkippten.

Ich hätte wirklich nie gedacht, dass ein Jet so effektiv sein kann!
Vor allem bin ich nach der Rechnung sicher, dass ich nicht die 3 dm² großen Ansaugöffnungen unter dem board benötige, die ich oben angedacht hatte. 0,5 bis 1 dm² reichen vollauf!

von Bernd Schlueter - am 01.08.2017 11:12
In Kaiserswerth konnte ich mal wieder zwei dieser 70PS-Wassermopeds mit Jetantrieb bewundern. Dabei fiel mir ein wichtiges Detail auf: Immer wieder saugen diese Luft an, was die Renner regelrecht aus der Bahn wirft, weil zu den unberechenbaren Wellen noch diese Störungen auftreten.
Der Antrieb von Andreas liegt immer tief genug im Wasser und hat diese Probleme nicht.
Ich sehe es inzwischen als schwierig an, die Bewegungsenergie des anströmenden Wassers verlustarm in Druck zu verwandeln, man hat laufend mit Strömungsabriss im unverzichtbaren Diffusor zu rechnen. Kurz, ich halte meinen Vorschlag, auch im Surfboard einen Jetantrieb einzubauen, nicht mehr für sinnvoll. Um damit bei unruhiger See einen ausreichenden Vortrieb hinzubekommen, , müsste man schon mit der Motorleistung sehr verschwenderisch umgehen können.
Ich würde da eher auf einen schmaleren Innenläufer setzen, der mittels Planetengetriebe eine höhere Drehzahl erreicht und beim jetzigen Propellerantrieb bleiben. Mit einer kleinen Luftpumpe könnte man dann immer für einen Überdruck gegen das Eindringen von Wasser erzeugen. Ich denke, Deine jetzige Antriebskonstruktion ist sonst doch ideal. Ich hätte nur nicht gedacht, dass die so elegant ist, wie auf Deinem Foto zu sehen ist.

Das vierte Video wäre meine Wahl

Meine 53 Jahre alte Idee vom Berliner Wannsee funktioniert also, wie vorausberechnet, hier mit dem "Unterwasserflugzeug" 40km/h mit einer elektrischen Antriebsleistung von nur 6500 Watt. Dazu mit einem relativ stabilen, aber dadurch mehr Widerstand erzeugenden Unterwasserflugzeug, Motor läuft in Luft, mit Untersetzungsgetriebe.

Meine Konstruktion arbeitet ja mit zwei von vier aktiv anstellwinkelgesteuerten Tragflächen, damit noch deutlich weniger Widerstand. Klar, das wird einige Stürze geben, bis die erforderliche Elektronik störungsfrei funktioniert, aber, da ich nach vorne kein Hindernis, wie beim Segway, habe, fliege ich im Falle der dann wahrscheinlich häufigen Fälle ins Wasser.
Nur Hühner sind wasserscheu.
Hauptsache, ich kann dann noch schneller fliegen als sie.
Allerdings, alles, was man nur auf dem Papier macht, hat seinen Vorteil:
man wird nicht nass.

Eine Frage hätte ich noch: aus welchem Material baue ich die Tragflächen? Carbon und Epoxy habe ich, samt Vakuumpumpe, zur Verfügung. Oder nimmt man besser Alu?
Gefährlich für alles, was im Wasser schwimmt, sind die scharfen Tragflächen ja.
Außerdem, ist mit noch überhaupt nicht klar, wie ich mit nur 5kW mit meinem Ungetüm starten soll. Per Gummiseil-Katapult , wie einst Hanna Reitsch mit ihrem Baby?

von Bernd Schlueter - am 29.09.2017 09:49
Hallo
Ich bin von meiner Herbstfahrt zurück.
Ich habe dieses Teil ausgiebig getestet: [www.enertionboards.com]
Zunächst habe ich es auf 80A getuned, indem ich das Gehäuse mit dem fragwürdigen Wärmeleitpad entfernt habe und die einzelnen Directfets mit 6 kleinen Kühlkörpern versehen habe und eine Luftkühlung mit einem einem 80mm Lüfter mit optimierter Anströmung designed habe. Im Burn-In Test erreichte ich damit 80A über 5 minuten, danach 75A Motorstrom dauerhaft. Ich habe eine neue Kiste gebaut, flacher, größer, mit TF02N als Display. Sie wurde bei Dauerlast nach 1 Stunde 50°C heiß im Inneren, ein wie ich finde gerade noch akzeptabler Wert. Dazu habe ich den Motor angeschlossen, unter Wasser getaucht und der FOCBOX erzählt sie hätte Sensoren, was nicht der Fall ist. Dadurch dreht sich der Motor mit geringer Drehzahl und kühlt sich optimal und der volle Motorstrom fliesst, anfangs 80A später 70-75A.
Letzte Woche konnte ich im Mittelmeer testen, es war etwas ernüchternd aber auch aufschlussreich:
Das TF02N zeigte anfangs 2.2kW, viel weniger als mit dem HV 120A von HK. Aber es ging auch nichts kaputt. Leider sank die Leistung viel schneller ab als im Burn-In Test, innerhalb 1 Minute auf 1.4kW, später sogar auf 1.2kW. Die erreichbare Geschwindigkeit war dennoch beachtlich und lag an der Gleitgrenze bei 12-18km/h. Enge Kurvenfahrt war damit aber nicht möglich, aber mein Sohn und ich konnten damit umgehen und ein paar Stunden fahren.
Was bedeutet das?
Der Propeller fordert viel Drehmoment, also Phasenstrom. 80A reichen nicht aus. Rechnet man von der Batterieleistung zurück, erhält man eine EMK von 27V bei 2.2kW und 80A. Bei einem kv von 130 RPM/V bedeutet das 3500RPM. Wenn der Phasenstrom durch die Eigenerwärmung abgeregelt wird, sinkt die Drehzahl weiter ab und die Leistung sinkt dramatisch auf 1.4kW.
Leider ist auch dieser Regler kaputt gegangen, zwei Fets sind definitiv zerstört, ein Kühlkörper fiel ab. Er ist einfach viel zu klein, die Verlustleistung kann er nicht abführen. Als weitere Tuning Massnahme habe ich die Motorleitungen von 14AWG (2mm^2) auf 10AWG verstärkt(5.6mm^2), das hat 5-10A mehr Phasenstrom gebracht, reicht aber nicht aus. Die Direct Fets kann ich kaum ersetzen. Die Software ist toll, das BLDC-Tool wirklich gut, der Regler ist von seiner Leistungsdichte her der Hammer, aber für meine Zwecke doch zu klein. Die Kondensatoren werden heiß, das ganze PCB ist für 60A Dauerstrom grenzwertig ausgelegt, 80A ist definitiv zu viel.
Später mehr.

Gruß
andreas
[attachment 2489 Underwaterjet.jpg]

von andreas Andreas - am 15.10.2017 22:16
Wasserkühlung für die Leistungsfets ist eine zweischneidige Sache. Ich möchte eigentlich nur das Kunststoffgehäuse von außen kühlen. Ich muß innen ja viele Sachen kühlen, BMS, Batterien, Kabel, Shunt, ESC, Relais usw. Das geht am einfachsten mit einem Lüfter, der die Luft komplett umwälzt. Bei meiner ersten (orangenen) Kiste hatte ich ja noch Wasserkühlung. Wenn die aber aussetzt ist es auch ganz schnell vorbei. Da braucht es eine Pumpe, einen DCDC auf 12V, Schläuche innen, Schläuche außen, das wird schnell unübersichtlich und sehr hässlich. Oder man hat einen zentralen Kühlkörper nach außen, da muß dann aber auch alles was Wärme produziert irgendwie angeflanscht werden. Dann müssen alle Komponenten mit unterschiedlichem Potential voneinander isoliert werden, d.h. man hat überall Wärmeleitpads oder Glimmerplättchen (und die dürfen auch nicht versagen).
Einfacher geht es so:
[attachment 2490 schwarzeKiste.jpg]
Rechts oben sieht man den Lüfter mit einem Strömungskanal mit der Leistungsplatine drin.
Unten das BMS, rechts unten das Schütz von Albright mit 48V Spule und dem Notaus.
Die Batteriepacks haben eine Verspannung aus CFK und Gewindestangen bekommen.
Beim TF02N habe ich den originalen Shunt mit 1 mOhm verwendet, das ist sehr genau.

Wo wir waren? Bei Toulon, Hyeres, Giens auf der Halbinsel. Ein Mekka für Wind und Wassersport. Sandstrand ohne Ende, in der Nebensaison hat man da viel Platz.
[attachment 2491 23.JPG]

Am liebsten würde ich einen YEP HV 120A mit einem VESC kombinieren, aber das wird nicht ganz einfach mit den Shunts, Temperatursensor und so, das werden sehr viele Verbindungen. Ein fertiger Regler mit VESC wäre mir lieber, gibt es aber leider nicht.
Vielleicht hat ja jemand aus dem Forum noch eine Idee, wo man 3500W 48V mit Strom- und Temperaturregler mit einem Gewicht unter 300g herbekommt. Und dann noch eine optische oder Funk-Schnittstelle zur Potentialtrennung. Robust muss es auch sein. Irgendwas am Strand prüfen, stecken, oder auch nur öffnen, das kannst Du vergessen.
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 16.10.2017 20:57
La Ciotat / Sanary sur mer sind mir wohlbekannt, nicht ohne Grund.
Ich traf dort auf nur sehr sportliche Franzosen.
Kühlung ist ja alles bei den Neodym-Permanentmagnetmptoren. Bei Deiner Art zu kühlen, musste ja unendlich viel "drin" sein. Bis zur Entmagnetiesierungsgrenze bei schätzungsweise 300 Ampere.
Du hast Dich ja sicher viel umgehört. Uli hat mir grünes Licht gegeben für Deine Art des Tauchens in Epoxyharz . Wüsste ich gerne, ob man dabei mit Ausfällen zu rechnen hat...An mangelnder Kühlung kann das ja wohl nicht liegen.
Kannst Du nicht das gleiche Verfahren auch für den Controller anwenden und voll eingießen und die Aluminiumaußenseite deines Controllers mit einer dünnen Epoxyschicht übergangslos in der Außenhaut der Unterseite Deines boards einlassen, ohne Pumpe, Schlauch und sonst etwas, was verstopfen oder ausfallen kann?
Ganz geheuer ist mir das Ganze mit der Motorversiegelung immer noch nicht, aber wenn alle sagen, dass es geht, dann glaube ich es auch und kopiere Deinen Antrieb.
Allerdings, In 18 Jahren bin ich ein 100jähriger Opa , wahrscheinlich wird es deshalb kein Surfbrett mehr. Aber so ein 2,5 mal 2 Meter Brett mit vier Tragflächen an allen Enden und einem Opa-Lehnsessel drauf, das könnte mit gefallen.Auch, wenn ich mich dann nur nachts damit aufs Wasser wagen würde. Nur das Startproblem habe ich noch nicht gelöst, denn aufs Gleiten bin ich dann von Anbeginn angewiesen. Für die dann schwierige Stabilisierung um die Längs. und vor allem Querachse habe ich schön einige Ideen. Die Hochachse regeln die zwei Motoren.

1 Knoten Geschwindigkeit, das entspricht weit über 1 bar Staudruck, 10cm² müssten da bereits zum Gleiten genügen...Dein Board ist aber viel größer! Aber eben keine getauchte Tragfläche.
Ich sehe, wir nutzen den elektrischen Antrieb für den Wassersport noch nicht entfernt aus...
Der Herbert startete in Lobith auf einem Ski und stieg dann bei 70km/h um auf seine zwei bloßen Füße, das ging. Beim Versuch, dann auch noch ein längeres Stück Monofuß zu fahren, stürzte er und wiederholte seine Versuche nicht mehr. Tat zu weh, nicht der Fuß, sondern der Sturz.

von Bernd Schlueter - am 17.10.2017 13:45
Hallo Bernd,
alle Achtung für Dein Alter hast Du ja große Pläne, vielleichst hast Du ja Testpiloten unter Deinen Enkeln. Kleinere Motorleistung kann auch Spass machen, es muß ja nicht unbedingt gleiten, permanent 10km/h machen auf dem Wasser auch viel her.
Der Motor und der Controller sind sehr unterschiedliche Dinge. Ein Motor produziert viel höhere Verluste, dafür enthält er keine elektronischen empfindliche Bauteile. Selbst wenn dort eine winzige Leckage auftritt ist das für die Funktion des Motors erst einmal wurscht. Das Versiegeln mit Epoxy ist aber trotzdem aufwändig, ich brauche einen Kühlschrankkompressor zum mehrmaligen Evakuieren und das braucht Zeit, 4 Stunden. Beim Controller sieht das ganz anders aus, da gibt es Signalleitungen und Gates und Microcontroller und die Strukturen sind sehr klein. Außerdem gibt es Stecker. Wenn das Epoxy nicht in den Stecker soll aber unter der Microcontroller wird das sehr schwierig, wenn nicht unmöglich. Und wenn ich das einfach in einen Block gieße, dann wird der Wärmewiderstand wieder viel zu hoch. Das VESC von Enertion mit den Directfets ist sehr kompakt, das bedeutet aber auch, daß die Fets sehr empfindlich werden für Überlastung. Der Gate Treiber Baustein ist für größere Fets vielleicht zu klein.
Das muß auf einer größeren Fläche stattfinden, wie beim YEP HV 120A. Ohne Schrumpfschlauch müsste der auch mit Luft gut zu kühlen sein. Er hat 18 Stück Fets im TO247? Gehäuse, die dürfen dann auch etwas billiger sein. Verstärkte Leiterbahnen und ein sehr starkes PCB hat er auch. Leider hat er keine Shunts, er bläst in den Motor rein, was er kann und der Motor nimmt natürlich sehr viel. Das ist nicht gut genug. Ich müsste zumindest den Phasenstrom begrenzen um eine vernünftige Lebensdauer zu bekommen. Ohne Phasenstrombegrenzung riskiere ich den Motor und Stecker und Kabel. Der Unterwassermotor kann auch nicht unendlich viel Leistung verbraten auf Dauer. Hier noch ein paar Bilder vom zerstörten YEP:
[attachment 2498 YEPHV120Apower1.JPG]
[attachment 2499 YEPHV120Apower2.JPG]

Das VESC hat eine Art eingebautes Temperaturmodell. Da es über die Anschlussleitungen thermisch verbunden ist, reagiert es auch auf die Erwärmung dieser Komponenten. Es regelt einfach den Phasenstrom entsprechend einem Temperatursensor auf der Platine herunter. Wenn man den auch nur um 5°C tuned, dann brennt es offensichtlich durch auf Dauer. Mein Fehler.
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 17.10.2017 20:58

Boosted Surfboard - "boosted" Rennboot?

Die SMD -Fets gibt es ja inzwischen nahezu spottbillig und auch in TO247-Form für Montage mit Glimmerscheibe. Auf jeden Fall hast Du damit einen ungleich besseren Wärmeübergang und hältst die Verlustwärme aus der Kiste heraus.
Die Transistoren vor dem Eindringen von Wasser zu schützen, dürfte dann wirklich nicht Das Problem sein.
Ich hoffe, der Strom wird nicht über die einzelnen Zuleitungen der sechs Fets gemessen, dann brauchtest du nur zwei fette Zuleitungen von der Batterie zur externen Leistungsplatine und drei dünne Kabel über die Gatewiderstände an die Gates.

Nein, die Isolierung muss dann absolut zuverlässig sein, das ist mr jetzt auch klar.
Mosfets kann man einfach parallel schalten, deshalb sollte man auf eine Strombegrenzung bis auf eine einzige über den Versorgungsstrom verzichten können und die Mosfets wiegen nichts. Als Ansteuercontroller könnte auch ein 10Gramm-controller aus dem Modellbaubereich genügen.

Aber es ist ja zu hoffen, das lediglich die zwei Mosfets und deren Gatewiderstände in Mitleidenschaft gezogen sind... Wenn es wieder läuft, könntest Du auch die mindestens vier Kühlbleche, drei Mosfets haben, denke ich ein gemeinsames Drain, auf der Plusseite, direkt auf eine Innenseite der Kiste kleben, damit die Wärme unmittelbarer nach außen abgeleitet wird. Außerdem kannst Du mehrere Mosfets, außer den Gatewiderständen, parallel schalten, bei dreien hast Du nur 1/3 Verlust, weit höhere Stromtragfähikeit (500Ampere kalt) und kannst innerhalb der Kiste bleiben.
Du bist nicht weit vom Gleiten entfernt und normalerweise sinkt der Wasserwiderstandswert mit dem Gleiten. Vielleicht erhöht sich der Energieverbrauch über den 18km/h nicht mehr mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit, wie bisher, sondern nur noch mit der zweiten oder noch weniger. Das gab immer einen ordentlichen Zusatzschub, wenn unsere 470er Jolle bei halbem Wind von Stärke 7 -Böen aus dem Wasser gehoben wurde. Der Propellerwirkungsgrad dürfte sich dabei auch erhöhen. 30km/h bei 5 kW?

Deine Experimente haben mich animiert, mein Modellrennboot wieder in Betrieb zu nehmen, zumal ich soeben, ich konnte es kaum glauben, ein baugleiches Modell "Hobby II), allerdings aus leichtem Balsa statt schwerer Linde, geschenkt bekommen habe. Wir können dann ja mal ein Wettrennen veranstalten, ich weiß, wer dann Sieger bleibt...
Wenn ich Dich mit Lötarbeit unterstützen könnte, würde ich das gerne tun. Also, defekte Controller nicht einfach wegwerfen.
Seit 56 Jahren habe ich keines meiner Schiffsmodelle mehr angefasst. Die noch funktionierende "Kinematik" fliegt allerdings heraus und bei Motoren und Akkus hat sich schließlich auch ein wenig getan...Damals "Rulag"-Bleiakkus aus Karlsruhe und damals ganz modern, 5-Pol-Motor mit Ferritmagneten.

von Bernd Schlueter - am 19.10.2017 07:10
Ich kann mir nicht helfen, aber ohne Wasserkühlung sind das alles Spielzeugteile und so kommst Du nie vernünftig aus dem Wasser heraus.
Wenn ich davon ausgehe, dass Du mit 50m/s die Oberfläche eines Kuhlkörpers direkt anbläst, übernimmt der Wärmestrom bei 100 Grad Temperaturdifferenz zwischen Luft und Metalloberfläche 2,1 Watt pro cm² Oberfläche. Diese Werte wirst Du aber niemals sicherstellen können, wie ich den Aufbau ansehe. Das Gleiche mit Wasser, bei 4m/s Wassergeschwindigkeit: mindestens 100 Watt pro cm². Ich gehe mal davon aus, dass die Kristalltemperatur in den Mosfets bei über 200 Grad lag und auch dann dauert es einige Zeit, bis die Sperrschichten durchdiffundieren. Mit der Masse der Kühlkörper hat das wenig zu tun, nur mit der Oberfläche und der Wärmeleitfähigkeit zwischen Sperrschicht und Luft. Ein 50 Grammm-Kühlkörper ist in wenigen Minuten vollständig erhitzt.

Wenn da nicht weitere Leiterbahnschichten unter und in dem Epoxyträger vergraben sind, könnte man vielleicht den gesamten Leistungsteil abkoppeln von der übrigen Ansteuerplatine, die hoffentlich noch in Ordnung ist? Es gibt viele Wege, elektrisch völlig isoliert die Wärme, bitte nicht an Luft, abzugeben.
Beim Motor hast Du diesen Wahnsinnsaufwand getrieben. Hier, wo es ungleich einfacher ist, warum hier nicht?
Meiner Meinung nach, ist es sehr einfach, 12 oder 18 der Mosfets per Glimmerscheiben auf einer wassergekühlten Kupferfläche innerhalb des Kastens zu schrauben und mit Schlauchdurchführungen direkt dem Meerwasserstrom aussetzen. Ein PTC-Widerstand, der bei deutlich unter 50b Grad schaltet, reduziert dann Deinen Fahrtregler.

Angenommen, Du willst 400 Watt durch das Wasser abführen (halbe Kaffeemaschine), dann benötigst Du einen Meerwasserstrom von 5cm³ pro Sekunde bei 20 Grad Temperaturdifferenz des Wassers, Die Du bei 18 gleichen Mosfets noch einmal dritteln kannst. Ohne Pumpe, der Staudruck genügt. Bei mir wäre das Leistungsteil dicht eingegossen direkt im Wasser. Mit Glimmerscheibenisolation. Auch, damit die Kiste mt den Batterien kühler bleibt. Zwei dicke Batterieleitungen hin zum Motor, plus drei dünne Steuerkabel, der Rest im Vorbau des Motors. Motorverbindungen direkt an die Halbleiter. Dann reichen auch nur 6 Transistoren und die Einzelphasenüberwachung brauchst Du nicht.

IRFP3006PbF TO247 190A Dauer bei 100°C 1080A Spitze, also gut für über 400 A.

Zu prüfen wäre, ob Du durch Vergrößern des Gatewiderstands auf jede weitere Beschaltung verzichten kannst. Denn ein einziger Überschwinger über 60 Volt zerstört den Halbleiter.
Also, nachdem ich mal wieder auf dieInfineon-Seite geschaut habe, bin ich doch zufrieden.
Es gibt jede Menge Typen zur Auswahl, der Preis zählt auch! Ich fürchte ja, dass alles teurer wird durch die Übernahme von IRF durch Infineon.

Anderes Datenblatt

Halt, der ist wahrscheinlich teurer, weil für Synchronwandler ausgewählt. Benötigen wir hier nicht. Billigester Standardtyp reicht.

von Bernd Schlueter - am 20.10.2017 08:59
Hallo
So hoch sind die absoluten Leistungsverluste ja gar nicht, wenn man sie nur begrenzt.
Nehmen wir mal an ich brauche 100 A Phasenstrom, das sind bei 27V EMK bei 15km/h 2.7kW Motorleistung. Nehmen wir zur Sicherheit 120 A. 120*120=14400. Legen wir den R_DS_ON auf 1mOhm. Im BLDC Betrieb sind immer nur 2 Fets gleichzeitig leitend. Dann liegt der ohmsche Leistungsverlust bei 30W für die gesamte Endstufe. Nehmen wir an, die Schaltverluste bei 10-20kHz sind genauso hoch, dann haben wir 60W. Das VESC hat einen Temperatursensor, er liegt auf der Platine etwa 5mm entfernt in der Ecke des Fets-Feldes, nicht einmal zwischen den Fets. Diese Temperatur wird in der Originaleinstellung auf etwa 85°C gehalten indem der Phasenstrom entsprechend geregelt wird.
Das VESC kann aber nur 60 A Phasenstrom in der Originalkonfiguration mit 1-2mm dickem Wärmeleitpad(!). Die Grenze der Sperrschichttemperatur liegt bei 175°C, alles darüber ist schädlich. Der Directfet IRF7749 hat einen Thermischen Widerstand von nur 0.5K/W zur Platine. Andere Fets im TO263 D2PAK kommen auf ähnliche Werte. 10 W Sperrschichtverlust haben wir pro Fet im Durchschnitt. Damit kommt man gerade mal auf 5K Temperaturerhöhung gegen die Platine, die ja auch für den Stromfluss aufkommen muss und selbst ohmsche Verluste erzeugt. Und genau da liegt ein großes Problem. Die GESAMTEN Verluste müssen abgeführt werden. Der YEP-120A-HV schafft das locker über Luftkühlung der gesamten Platine. Ich hatte ihn ja mit Wasserkühlung bestellt und eingebaut, aber wenn der Zuleitungsschlauch abgeknickt ist, dann geht da nichts mehr. Bei der Variante mit Luftkühlung liegt die Platine mit ihren 18 Fets einfach offen im Luftstrom. Bei Wasserkühlung verlaufen einfach zwei dünnwandige Rohe entlang der Platineseiten und über Aluminiumbleche und Wärmeleitpads wird die Plastikseite der Fets gekühlt. Besser wäre ein Prozessorkühler. Mit Ventilator und Lamellen und Heatpipes, die nach draußen führen. Es kann nie gut genug werden. Alle anderen Komponenten müssen aber auch mithalten und das Gewicht spielt immer eine Rolle.

Es gibt auch noch ganz andere Lösungswege:
Ich könnte die Last des Motors verringern, indem ich den Propellerdurchmesser reduziere. Der Einlaufkanal müsste auch geändert werden. Alles unter Wasser würde kompakter. Der Propeller wandert zum Motor und teilweise auf ihn, das verkürzt alles. Hinten noch eine horizontale Trimmklappe dran zum experimentieren. Darum würde ich mich viel lieber kümmern. Wenn nämlich der Motor so abgestimmt ist auf die Fähigkeiten des Reglers, dass beide nicht kaputt gehen können, dann geht etwas anderes kaputt.

Also nochmals der Aufruf:
Wer möchte mir einen RC-alike Regler verkaufen, der konstant 3500W, 50-60V, 80-120A Phasenstrom(regelung) bei Luftkühlung mit 50°C 100% relative Luftfeuchtigkeit bringt? Gewicht < 800g. 30 Minuten 3500W.

Der Nachteil des YEP-120A-HV liegt in seiner fehlenden Phasenstrombegrenzung. Er hat zwar einen Softstart usw., aber wer sagt denn, dass mein Motor bei 120A Schluss macht? Warum sollte er? Er hat 30mOhm inklusive aller Zuleitungen und Stecker von einer Phase zur anderen. Nehmen wir an er läuft bei abgeregelten 80A mit 27V EMK, dann bleiben fast 20V bis zur Batteriespannung. 20V/0,03Ohm=666A. Warum sollte der YEP abregeln? Er kennt den Phasenstrom ja gar nicht. Er kennt vielleicht U_DS_ON und limitiert irgendwann den Strom oder geht vorher kaputt.
Ein RC-Modellbauer muss die Komponenten ganz genau aufeinander abstimmen. Aber wehe, es steigt jemand schwereres aufs Brett oder es gibt Gegenwind. Sofort sinkt die EMK ab, der Strom steigt, die Verluste quadratisch und irgendwas geht kaputt.
Die meisten RC-Modelle und Skateboards sind übermotorisiert, überdimensioniert. Sie kennen keine Phasenstrombegrenzung. Es wird dem Piloten angesichts der angebotenen Leistung schon vorher schwindelig werden und er wird wieder von alleine abregeln. Ausserdem ist die Batterie bald leer. Bei unseren E-Autos ist das anders, sie haben alle eine Phasenstrombegrenzung, sonst wäre ziemlich schnell Schluss am 10% Berg. Da geht es zwar langsamer rauf, aber es geht nichts kaputt und es ist effizienter.
Also: Wenn man in dieser Leistungsklasse etwas erreichen will, braucht man eine Phasenstrombegrenzung, sonst wachsen die Verluste bis zum Hitzetod. Eine Begrenzung des Zuleitungsstroms bringt einem wenig, man müßte zumindest das Tastverhältnis kennen und beeinflussen. Es gibt da wohl ein paar Schaltungen, die genau eingestellt werden müssten, damit es nicht schwingt.

Darüber hinaus ist es unrealistisch, 120A dauerhaft in meinen Motor und die Zuleitungen zu speisen, das hält schon der 1. Stecker nicht auf Dauer aus, das lange Kabel mit 6mm^2 liegt zwar halb im Wasser, aber warm wird es auch bei 70-80A. Die Motortemperatur kenne ich überhaupt nicht, ich weiß nur, daß bei 70-80A auch nach einer Stunde keine Probleme aufgetreten sind. Ich nehme an, daß er etwas mehr verträgt.
Ich brauche einen besseren Stecker, der jetzige ist nur für 20A spezifiziert mit 5x2mm Kontakten. Es gibt einen besseren fast baugleichen mit 3-4 Kontakten 5mm für 35A spez..das sollte auch für 100A reichen mit zeitweiliger Wasserkühlung. Alles von LLT.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 20.10.2017 22:10
Hallo
Ich habe durch Internet Recherche und eigene Überlegungen jetzt mehrere Design Fehler in der FOCBOX VESC HW Version 4.12 aka 1.6 entdeckt.
1. Die Gate Kapazität der verwendeten Directfets ist für den DRV8302 zu hoch
2. Dadurch wird GVDD, die CP Versorgungsspannung zum schalten der Gates zu stark belastet, die Kapazität ist mit 2.2µF zu niedrig angesetzt
3. OC_ADJ, der Referenz Pin für die U_DS_ON Überwachung liegt auf 3.3V, das bedeutet bei 2 mOhm R_DS_ON 1650A als Überstrom Erkennung.

Es gibt einen eindeutigen Zusammenhang dieser Design Schwächen:
3. Wurde wohl so gewählt, weil die Gates nicht schnell genug geschaltet werden und die Überstromüberwachung sonst zuschlägt. Wahrscheinlich tritt das Problem viel früher als die Unterspannungsüberwachung an GVDD auf. Dadurch treten hohe Schaltverluste auf, die durch die Stromüberwachung an den Shunts nicht gefunden werden können. Außerdem gibt es nur zwei Shunts, die zudem noch im Massepfad sitzen. D.h. in 1/3 aller Schaltzustände kann ein Überstrom gar nicht detektiert werden. Naja.
Ich habe den Burn-In-Test im FOC Modus gemacht. Dabei flossen 80A für viele Minuten, was kein Problem war. Nun habe ich gelesen, daß im BLDC Mode bis zu 3 Transistoren gleichzeitig eingeschaltet werden, die Wahrscheinlichkeit, daß im FOC-Modus mehr als 1 Transistor gleichzeitig eingeschaltet wird soll extrem gering sein. Weil der FOC-Modus bei meinem Setup ein deutlich schlechteres Startverhalten hatte als der BLDC-Modus, habe ich auf BLDC umgestellt. Auf dem Wasser hatte ich dann eine deutlich schlechtere Performance als beim Burn-In-Test. Das lässt sich mit den deutlich gestiegenen Einschaltverlusten im BLDC-Mode erklären.
Im ESK8 Forum werden etliche kaputte Regler reklamiert, bei verschiedenen Entwicklungsstufen, auch im FOC-Modus. Häufig sind die Powerfets betroffen, oder der DRV8302 meldet dauernd Fehler oder ist kaputt. Dazu kommt noch ein schlechtes Wärmemanagement, das wahrscheinlich nicht an die hohen Schaltverluste angepasst wurde. Allen Designs ist gemeinsam, daß sie Powerfets mit dem niedrigsten verfügbaren R_DS_ON benutzen, die allerdings auch die höchste Gatekapazität ihrer Baugröße haben.
Das heißt, die Fets sterben nicht an Überstrom, das wäre aufgrund der eher moderaten Stromstärke auch unwahrscheinlich, sondern an den hohen Einschaltverlusten.

Bei meiner FOCBOX ist ein High-Side-Fet durchgebrannt. Wie ich diesen Directfet ersetzen soll ist mir noch schleierhaft, auslöten geht vielleicht noch, aber wieder einlöten, oje...

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 21.10.2017 12:49
Die englischen Fachbegriffe kannte ich noch nicht, zumal ich noch aus dem vorigen Jahrhundert stamme.
Aber klar, mit Regelschwingungen muss man bei Elektromotoren immer rechnen, das hatte ich fast vergessen. Da sind auch schnell mal 1000 Ampere überschritten, wenn zwei falsche Phasen aufeinanderprallen. Da fehlt einfach die Verarbeitung einer zuverlässigen Lageinformation. Können wir uns hier nicht leisten.
Da es nicht viel wiegt, würde ich bevorzugt einen einzigen Strombegrenzer, der mit niedriger Frequenz taktet, in die Zuleitung legen. Ein downregler sozusagen, der den Stromfluss nicht unterbricht, sondern dauernd über eine Drossel den Strom gleichmäßig begrenzt. Das dämpft auch Schwingneigung. Die Drehstromgenerator-transformatoren können dann optimal lange durchgeschaltet werden, die stromspitzen entfallen. Der Mehrverbrauch wird durch die Minderung der Schaltverluste kompensiert.
Solche Drosseln fand ich beim Solarmobil der Uni Bochum vorgeschaltet.
Aber das wäre zu viel Neukonstruktion für uns hier.
2,2 nF bei 200/s und 6-poligem Motor, das sind bei 12 Volt Schaltspannung und vier Wechseln pro Phase über 1 Ampere durchschnittlicher Gatestrom, während des Schaltens deutlich mehr mit entsprechenden Verlusten in der source-drain-Strecke.
Ein Fehlimpuls kann das Leben des Controller bedeuten. Wie sich meine vorgeschlagene Drossel dann auf das Schwingverhalten auswirkt, kann ich noch nicht ganz übersehen, auf jeden Fall ist die Stromlieferung aus dem Kondensator dann begrenzt.
Wie ist das überhaupt mit dem Motor? Zeigt der in manchen Drehzahlen Nutenschwingungen? Erkennbar oszillographisch und am Auftreten von Geräusch?
Elektrisch rückgekoppelt werden die ja glücklicherweise nicht.
Allerdings erzeugt alleine schon die Streuinduktion und der ohmsche Widerstand der Motorwicklungen eine gewisse Begrenzung der Stromstärke.
Demnach könnte eine einfach Verstärkung der Schalttransistoren schon etwas Positives bewirken. Weniger gate-Kapazität bedeutet nur eine Verringerung der Treiberleistung und schärfere und damit gefährlichere Schaltflanken.
Beim Auslöten verträgt der defekte Transistor auch kurzzeitig höhere Temperaturen, beim Einlöten ebenso. Ob ein Radialgebläse mehr konzentrierten Anblasdruck erzeugt? Bei Pollin fleuchte gerade so etwas herum, könnte zu groß sein?

von Bernd Schlueter - am 21.10.2017 15:37
Ganz schön komplex , der Treiberbaustein und ich blicke noch gar nicht durch, was der alles kann.. 1,5 A kann der schalten, in der Spitze vermutlich mehr.
Bei dem Infineon - Mosfet sind die 1,8Ohm gatewiderstand trotzdem wohl zu klein für den Treiber, 5 Ohm dürften angepasster sein und ich nehme mal 10 Ohm an. Dann ist bei 10 V Treiberspannung die Schaltzeit bei 120 Ampereund 30 Vds immer noch kürzer als 400ns.
Eine 100%-Einschaltphase beträgt bei 6poligem Motor bei 6000 Touren 40µs, also 1% Schaltzeit. Davon 1/4, da bleibt nicht viel Verlust, verteilt auf 6 Transistoren. Aber immerhin ein paar Watt, de zusätzlich von dem Ventilator weggeblasen werden müssen.
Nein, ich denke, die Transistoren wurden einfach durch die ohmsche Last an der Drain-Source-Strecke überlastet. 1,1 mOhm bei 150 A macht 165 mV macht ca 25 Watt bei der Schaltzeit die deutlich unter 100% liegt (grobe Schätzung). Dazu der starke positve Temperaturkoeffizient , da sind schnell 50 Watt erreicht, der Treiber benötigt ja auch etwas.

Womöglich steigt die Stromblastung der Transistoren gar nicht so hoch an, wenn das Board mal über die Wellenkämme springt und die Einschaltzeit in Richtung 100% geht?

Eine sicherere Strombegrenzung misst übrigens den Spannungsabfall an der drain-source-Strecke, ohne shunt. Ich habe noch nicht studiert, ob der Treiberbaustein auch dafür eingerichtet ist...Aber ein Umbau ginge ja gar nicht...

Da ich überhaupt nicht auf dem Laufenden bin, was Modellbau angeht, weißt Du da eine gute Quelle für das, was es heute an Komponenten gibt? Vielleicht auch aus dem Modellbau, weil ich versuchen würde, einen "Nachbrenner" hintendran zu setzen und Spielraum zum Experimentieren habe. Finanziellen, meine ich insbesondere. Graupner-Zeiten sind doch wohl vorbei?

von Bernd Schlueter - am 22.10.2017 00:16
Hallo Bernd
"Eine sicherere Strombegrenzung misst übrigens den Spannungsabfall an der drain-source-Strecke, ohne shunt. Ich habe noch nicht studiert, ob der Treiberbaustein auch dafür eingerichtet ist...Aber ein Umbau ginge ja gar nicht..."
Genau das macht die U_DS_ON Überwachung des DRV8302, aber im VESC Schaltplan ist die Referenz dafür an 3.3V angeschlossen, was viel zu viel ist.

Ich habe ein älteres VESC Modell gefunden, recht preisgünstig:
[hobbyking.com]

Im VESC Forum fand ich diese Lösung:
[vedder.se]

Hier kann man Heatpipes ab Lager kaufen:
[www.waermemanagement.com]

Oder man zerlegt einen alten Laptop. Ich habe noch einen Prozessorkühler mit 2 Heatpipes, den könnte ich auch zerlegen.

Damit erhält man perfekt gekühlte High-Side-Fets, die Heatpipe wird am gemeinsamen Drain angelötet, also den Pluspol des gesamten Systems.
Die Low-Side-Fets auf der anderen Platinenseite werden indirekt durch die Platine hindurch gekühlt. Da sich dort relative große Flächen gegenüberstehen.... lass mal abschätzen:
Der Fet [www.infineon.com] selbst hat 0,4K/W Junction bis Case.
Die Fläche jedes Fets ist ungefähr 1cm^2.
Drain und Source jeder Halbbrücke sind elektrisch und thermisch gut durch Vias verbunden, also das Drain jedes Low-Side-Fet ist mit dem Source des HS verbunden. Gekühlt wird das Drain des HS. Also bringt das nicht sooo viel.
[de.wikipedia.org] hier wird von 0,3W/(m*K) ausgegangen, bei 1mm Dicke und 0,0001m^2 ergibt das
R_th= 0.001m / (0,3 W/(m*K) *0,0001m^2) = 33W/K.
Das ist nicht so toll, sicherlich ein Worst Case.

Man könnte 3 Heatpipes an die Drains der 3 LS anlöten, die Heatpipes könnten dann gleichzeitig ein Stück der Motorleitung sein!
Mit insgesamt 4 Heatpipes könnte ich dann z.B. 200W Verlustleistung abführen, für 6mm Sintertypen werden 0,2K/W bei 55 W angegeben, fragt sich nur bei welcher Temperatur? Wahrscheinlich herrscht Unterdruck, so daß bereits eine Dampfphase vorliegt? Naja, wie auch immer.
0,4+0,2=0,6 runden wir auf 1K/W, dann haben wir bei 2 mOhm und 120A 14400*0,002=28,8 W mal zwei für die Schaltverluste sind etwa 55W.
maximale Umgebungstemperatur = 50°C, also 105°C Sperrschichttemperatur maximal. Das klingt doch gut. Noch dazu verteilt sich die Last ja auf mehrere Fets usw.

Dumme Frage: Geht das auch mit normalen Kühlkörpern aus Kupfer? Ich glaube nicht.
8mm Kupferdraht-> A= 0.00005m^2, lambda =400, 0.1m lang, also R_th= 0.1/(400*0.00005)=5K/W. Immerhin, auch nicht schlecht, aber wahrscheinlich nicht ausreichend.

Die einzelne Heatpipe für die HS-Fets kann man ebenfalls als Zuleitung nutzen, dann wird es nicht ganz so eng.

Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 22.10.2017 11:52
Hallo Bernd
sorry, daß meine Beiträge so verwirrend sind.
1. Ich hatte in der orangenen Kiste eine YEP120A HV mit 18 Einzeltransistoren, alle futsch. Problem bei diesem Regler: Keine Phasenstrombegrenzung, er kann die Motorleitungen und vielleicht auch den Motor schrotten, auf jeden Fall ist er dadurch ineffizient, Spielzeug, die Kühlung war mit Wasser, sobald sie ausfiel war er kaputt. Diese Fets kann ich selber ein und auslöten, sehe im Moment aber keinen Bedarf.

2. Ich hatte ein VESC von Enertion in meiner neuen schwarzen Kiste mit Lüfter und zusätzlichen Mini-Kühlkörpern auf den Direct-Fets, ein FET ist durchgebrannt. Man könnte diesen Regler wieder fit machen und dann mit Glimmer oder anderen Isolatoren und einer einzelnen fetten Heatpipe und einem gemeinsamen Kühlkörper ausrüsten. Das wird aber nicht so gut kühlen wie

3. Habe ich gerade bestellt: Ein VESC ESK8 mit konventionellen Transistoren, das ich mit bis zu 4 Heatpipes ausrüsten möchte. Besser kann man nicht kühlen.

Moderne Transistoren haben keinen Drain Pin, das Drain ist die Kühlfläche. Die IRFS7530 im VESC ESK8 haben 5 Source Pins. Trotzdem sind die Zuleitungen der begrenzende Faktor beim Maximalstrom. Wenn man sie also irgendwie senkrecht stellt, dann muß die Kühlfläche auch gleichzeitig die Motorleitung bei den LS-Fets sein, bei den HS-Fets ist es der Pluspol.

20kHz ist die PWM Frequenz, nicht die Motorfrequenz. Um den Strom zu regeln mußt Du ja mit einer PWM arbeiten, also schalten. Und das passiert mit 20kHz.
Mein Motor hat 7 Pole, 14 Magneten und 12 Nuten. 7*5000=35000 eRPM, dazu sind viele Controller nicht in der Lage, z.B. die von Kelly erreichen nur 17000.

Hat Michael denn Erfahrung mit dem Einlöten von Directfets? Wie ist denn da die Erfolgsrate? Ich sehe gerade, daß niemand diese Directfets anbietet, vielleicht bekommt man samples.
Gruß
andreas

von andreas Andreas - am 22.10.2017 18:33
Jetzt bin ich aber geplättet. dass ich das auf meine alten Tage noch erleben darf!
Da bleiben ja wirklich keine Wünsche offen.
Mit Reinzinn Löten geht da nicht.
Eine ordentliche Kühlung dürfte das Einzige sein, was da fehlt.

Da erinnere ich mich an einen Hannovermessenbesuch anno domini 2004 in Begleitung von Herrn Dürr von der Deutschen Bahn:

Einen Diamanten sollten Dir diese edlen Schätze schon wert sein

Vergleiche bitte einmal in der Tabelle weiter unten die Wärmeleitfähigkeiten von Kupfer und Diamant, neben anderen Nichtleiter-Keramiken, mit denen man auch kleinste Motorcontroller für Bahnlokomotiven, Transrapide und Flugzeuge effektiv kühlen kann!

Siedende Flüssigkeiten, wie auch in den Wärmerohren sind zu enormen Kühlleistungen fähig. In der Größenordnung des Wärmeübergangs in Siedewasseratomreaktoren.

Keine Frage, Du hast damit das Optimum für Deine Zwecke schon erstanden. Jetzt fehlt nur noch etwas mehr Wärmeübergang.
Ich würde sagen, Du bringst uns hier mit Deiner Surfboottechnik alle einen Riesensprung weiter. Was mich betrifft, sind die Directfets mit dem zweiseitigen Kühlcanning der Durchbruch zum im Motor integrierten Controller!

Wann startet das erste Andreasboard mit dieser neuen Kühlung? Weit dürfte der Weg nicht mehr sein.
Also, Diamant muss das Substrat nun nicht gerade sein, ich denke, da gibt es inzwischen mehr Materialien. Schon damals sahen wir einige mehr.
Der Diamant hatte den Vorteil, dass man die Halbleiterkristalle direkt darauf wachsen lassen konnte. Ich denke, in Herrn Dürrs Lokomotiven sitzt schon so etwas. Industriediamanten sind übrigens gar nicht so teuer, sprich künstlich hergestellte. Beliebt sind neben etlichen Keramiken auch Berylliumbroncen.

Aber mit Luft kühlen, das ist für die edlen Teile doch viel zu banal!

von Bernd Schlueter - am 25.10.2017 00:39
Zur Information:
MySnip.de hat keinen Einfluss auf die Inhalte der Beiträge. Bitte kontaktieren Sie den Administrator des Forums bei Problemen oder Löschforderungen über die Kontaktseite.
Falls die Kontaktaufnahme mit dem Administrator des Forums fehlschlägt, kontaktieren Sie uns bitte über die in unserem Impressum angegebenen Daten.