12N10P Single layer (SPS) HK 4225 6x2,0mm DD

Die Vorgaben: ca.2000/V; ca. 16A bei 15V im Leerlauf; max. 480g Motormasse;
max. Strombelastbarkeit was die Akkus so hergeben, also 400-450A; Ohmscher Wicklungswiderstand am liebsten kleiner als 1,0mOhm.

Wobei an dieser Stelle explizit darauf hingewiesen werden muss, dass die verwendeten Annahmen zu den Motorkonstanten des Vergleichsmotors (spezifische Drehzahl, Leerlaufdaten, Anschlusswiderstand) aus diversen Angaben von Dritter abgeleitet wurden, da der Hersteller selbst diese Konstanten - aus welchen Gründen auch immer - generell nicht angibt.

Nachtrag:
CL schrieb inzwischen: "The Lehner Motor 4125/5 has a kv of 1993"

Natürlich ist es nicht wichtig ob die gesetzten "Zieldaten" genau erreicht werden. Das ganze Projekt war ja eh nur eine Spielerei.

Das Bild zeigt eine erste Testwicklung zweier verschiedener Teilmotoren zur groben Bestimmung der zu erwartenden spezifischen Drehzahl und des zu erwartenden Leerlaufstromes.
Links 1,6er Draht, rechts 2,0er.
Links ist es schon die 2. Wicklung - die zuerst getesteten 7 Windungen drehten deutlich zu langsam.
Erwartungsgemäß gab es keinen Unterschied in den Leerlaufdaten zwischen den beiden Teilmotoren durch die gesteigerte Drahtdicke oder auch mit beiden zusammen.

Die am Ende ausgewählte Bewicklung des Motors wurde mit 6 Windungen 2,0mm single strand Draht in single layer (SPS) Wickeltechnik auf Teilen diverser "Scorpion HK 4225" Kits aus der Grabbelkiste aufgebaut, weil dieser in seiner geometrischen Größe dem "Zielmotor" sehr nahe kommt.
Gewickelt wurde, wie ich es heutzutage immer tue, mit Hochtemperatur GFK Endscheiben und 0,15mm dicker Polyimidfolie in den Slots.

Der 2,0er Draht ist definitiv nicht das Ende der Möglichkeiten. 2,2er Draht halte ich für durchaus machbar.
Bei dual layer geht noch mehr - dann aber eher in handschonender bifilar-Technik.

Von vorn herein war klar, dass der 4225 mit seinem (-) an Statoreisen im Schnitt sehr wahrscheinlich eine höhere WIndungszahl für die gleiche n spec brauchen würde.
Allerdings hätte man das auch durch einen 6/5 höheren Stator ausgleichen können -schließlich ist der fertige 4225 gute 65g leichter!
Gewichtsgleich kann man einen 4230 aufbauen und käme dann wahrscheinlich auch mit nur 5Windungen auf ziemlich die gleiche n- spec. (30mm / 25mm = 5Wd / 6Wd. Damit würde sich dann auch der Ohmsche Wicklungswiderstand nicht erhöhen. Aber um einen fairen Vergleich ging es hier ja überhaupt nicht.

Hier noch die DD Drahtverlegung auf der Rückseite.
Eigentlich eine recht cleane Angelegenheit.

Die single layer Bewicklung wurde für diese Studie vor allem gewählt, weil sie deutlich eindrucksvoller aussieht als dual layer.
Bekanntlich ist das heutzutage wichtiger, als die Kriterien, wegen derer die Speedmotoren alle dual layer gewickelt sind.
Im übrigen bedient sich auch der Vergleichsmotor der single layer Bewicklung.

Wer mag, bzw. wen es noch interessieren sollte, der kann ja mal einen Versuch machen und testen, bei welcher Wicklung (sl vs. dl) ein modellbauüblicher Steller eher den Syncloss erleidet.....(Und über das gefundene Ergebnis berichten!)

Wider Erwarten gelang es, das bewickelte Paket mit seinen fetten Wicklungsköpfen auf dem nur leicht nachbearbeiteten Statorträger zu platzieren.

Um nicht zu viel durch zusätzlichen Widerstand gegen den Benchmark mit seiner Anschlussplatine einzubüßen, wurde die Anschlussdrahtlänge auf nur 20mm festgelegt.
Das reicht immer noch locker, um die Verbindungsdrähte zum Steller anzulöten.

Die Bestimmung des Ohmschen Anschlusswiderstandes ist nicht einfach, wenn man nicht über ein mehrere 1000 Euro teures Spezialgerät verfügt.
Immerhin kann man aus Drahtdicke (garantiert vom Hersteller), verwickelter Drahtlänge und der Widerstandskonstante von Cu diesen recht zuverlässig berechnen.
Deswegen wurde mit abgelängten Drähten gewickelt und alles was davon abgeschnitten wurde, wurde auf seine Länge vermessen. (Beispielbild)

Die Berechnung des Widerstandes bei solchen extrem niedrigen Werten oder extrem hohen Drahtlängen ist ein in der Technik durchaus übliches Verfahren. Gerechnet wurde mit der Widerstandskonstante von 0,0171 Ohm mm²/m.

Das "Gesamtkunstwerk".

Glücklicherweise hatte ich in der Grabbelkiste noch eine ältere HK4225 - Glocke liegen, die einen höheren Lüfter mit ausreichend Platz für die riesigen Wickelköpfe bot.

Wenn einen die 14g Mehrgewicht nicht stören, kann man auch die eigentlich für einen 32mm lange Statorpaket gedachte Glocke des Align 700MX verwenden.

Mein alter Jive 150LV-Prototyp mit seinem hochentwickelten Autotiming kam nach langer Zeit mal wieder zum Einsatz.
Glücklicherweise hat die Test-Software (Typ "D") dieses alten Schätzchens die "Kontronik"-üblichen Selbstschutzmechanismen noch nicht implementiert. Heute freut man sich darüber, dass die nicht updatefähig war /ist.

Mit seinem Anschlusswiderstand von 0,96mOhm (Leiterlänge von 53cm mit 2,0mm Durchmesser in DD verschaltet) gefährdet der Motor nahezu jeden im Modellbau üblichen Steller.
Man kann mit Fug und Recht sogar schon einen einzelnen Teilmotor als einen "definierten Kurzschluss" bezeichnen.

Schon das Betriebsgeräusch im Leerlauf an 4S lockert mir die Zähne und rollt meine Zehennägel hoch. Somit ist das Schicksal des Motors von vorn herein klar - er wird nach Fotoshooting und Datenbestimmung wieder abgeschnitten und das Kit wird einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden.

Der Leerlaufstrom von knapp 18A bei 15,65V und die mehr als 31.000prm machen (zumindestens mir) Unwohlsein.
Durch Ausserbetriebsetzung des Radiallüfter liesse sich der Leerlaufstrom sicher noch senken - bei dieser Drehzahl ist die Leistungsaufnahme nicht unerheblich.
Um Spekulationen vorzubeugen und weil ich keine Lust auf den zusätzlichen Aufwand hatte, habe ich das hier aber nicht getan.

Es gibt keinen mir bekannten frei käuflichen Modellbauakku sinnvoller Größe, der wengistens den Strom für den maximalen Wirkungsgrad von etwa 93,5% bei 570A länger als 2-3 Sekunden abgeben wird, ohne die weisse Fahne zu schwenken .
Schon gar nicht die theoretisch maximal möglichen 650A für eine Minute lt. Schmiddies empirischer Wicklungsbelastbarkeitstabelle.
Sehr wahrscheinlich werden im richtigen Leben thermische Probleme und / oder der Syncloss des sensorlosen Stellers dem Spaß sehr viel eher ein Ende bereiten.

Lustigerweise sind die Wirkungsgraddaten mit der CL-Berechnungsmethode scheinbar sogar besser als beim Vergleichsmotor.
Ich liebe die dieser Rechnung zugrunde liegende Formel - man muss sie halt nur "richtig" verwenden, dann bekommt man, was man will!
Alle Wechselstromverluste bei hohen Betriebsströmen werden mal eben ignoriert.
Aber wenn man das gerne so mag und es sogar für wissenschaftlich korrekt verkauft....bitte sehr!

Das deutliche Mehr an Kupfer (2,0mm Draht) senkt den ohmschen Widerstand und die kleinere Menge an Eisen senkt die Eisenverluste im Leerlauf, sodaß der maximale Wirkungsgrad besser zu sein scheint als bei den auf RC-Network veröffentlichten Daten des "High-Tech-4025-5".
Nebenher ist auch das Gewicht dieses 4225 mit 415g Motors um einige Gramm (ca. 15%) geringer als beim Vergleichsmotor.
Immerhin hat der wenigstens beim Motordurchmesser um 1mm die Nase vorn behalten.

Auch dieser Rechnerclon auf der Grundlage des gleichen Formelwerkes berechnet aus den paar Messdaten eine wirklich recht ansehnliche Kurve für den Kleinen.
Der maximale Wirkungsgrad liegt bei 570A und ca. 30.000rpm an. Erst jenseits von 1400A sinkt die Wirkungsgradkurve unter 90%!
Das sieht in der Tat den veröffentlichten Kurven zum 4025-5 sehr ähnlich.
Ja, so macht Motoren vermessen Spaß!
Und nimmt man die Daten die die Kurve bilden, hat man gleich ein super "Datenblatt".