Forum: Fahrzeugelektronik Drehmoment vs. Drehzahl bei BLDC-Motoren


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von Toni T. (toni_007)


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Hallo zusammen,

ich plane gerade in den Trettraktor meiner Kinder einem Brushless-Motor 
einzubauen.

Als Motor verwende ich folgenden Antrieb an einem 24V Lifepo-Akku:
https://www.pollin.at/p/bosch-bldc-motor-f016l68035-36-v-16-11-a-310892

Der Motor hat bei 24V eine Drehzahl von 2700u/min.

Da 8km/h genügen sollten ist meine Zieldrehzahl (Umfang des Rades ca. 
100cm) ca. 140u/min.
Ich bräuchte also eine Untersetzung von ca. 20:1.


Meine Frage nun:
Wenn ich auf den Motor ein 10'er Kettenritzel packe, und auf die 
Antriebswelle ein 50'er Kettenblatt montiere, hab ich schonmal mal eine 
5:1 Untersetzung.
Das wären dann aber immer noch 32km/h Endgeschwindigkeit, was etwas zu 
heftig für den kleinen Trettraktor ist (bzw. für meine beiden 
Kindergarten-Jungs).

Wenn ich jetzt einfach den Motor "softwaremäßig" über Gaspedal drosseln 
würde, so dass man nur noch 30% Leistung geben könnte (Pedal mechanisch 
blockieren bzw. nen kleine ESP32 dazwischenschalten und damit die 
Pedalkennlinie anpassen), würde ich dann viel Drehmoment verlieren?
Ich möchte eigentlich nicht noch eine weitere 
Kettenblatt-DIY-Untersetzungsstufe einbauen 
(Geräusche/Platztechnisch/Aufwand).

In wie weit hängen Drehmoment und Drehzahl bei Brushlessmotoren 
zusammen? Linear? Und wenn ja, in welchem Verhältnis?

Der Traktor sollte schon ein bisschen Power haben, Kraft/Drehmoment kann 
man bei so einem Fahrzeug ja nie genug haben.

Danke im Voraus!

von Hans (piaggio)


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Für den Motor wird ein Drehmoment von 1,5 Nm angegeben.
Nach der Untersetzung 1:5 erhält man 7,5 Nm am Antriebsrad.
Radumfang ca. 1m bedeutet ca. 0,16m Radius.
7,5 Nm / 0,16m = ca. 47 N Schub. (ensprechend Gewichtskraft von etwa 4,7 
kg)
Als sinnvollen Wert für den erforderlichen Schub würde ich mindestens 
etwa 25% der Achslast anstreben.
"Richtig Power" hat man wenn die max. Schubkraft der Achslast 
entspricht.
Dann sind mit weichen Gummireifen -auf Beton- Steigungen bis zur 
Rutschgrenze möglich.
(Hoffentlich sind die Angaben zum Motor richtig und hoffentlich hab ich 
mich nicht verrechnet.-Also besser eine zweite "Meinung" einholen.)

Die Motordrehzahl ist proportional zur Spannung.
Das Motordrehmoment ist proportional zur Stromstärke.
-Und zu hoher Strom führt zu Überhitzung der Wicklungen....

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Toni T. schrieb:
> Das wären dann aber immer noch 32km/h Endgeschwindigkeit, was etwas zu
> heftig für den kleinen Trettraktor ist (bzw. für meine beiden
> Kindergarten-Jungs).

Ich nehme mal an, du baust auch eine Zweikreis-Scheibenbremsanlage ein.

von Toni T. (toni_007)


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Hans schrieb:

> Die Motordrehzahl ist proportional zur Spannung.
> Das Motordrehmoment ist proportional zur Stromstärke.
> -Und zu hoher Strom führt zu Überhitzung der Wicklungen....

Das heißt also, dass der Motor auch bei nur 30% Regleröffnung das 
Drehmoment von 1,5Nm hat?

Das Gefährt wiegt später bestimmt (mit Kind) 30kg.
Also doch noch eine weitere Untersetzung bauen?

von Michael B. (laberkopp)


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Toni T. schrieb:
> würde ich dann viel Drehmoment verlieren?

Das Drehmoment des amotors bleibt über die Drehzahl weitgehend gleich.

Wenn du den Motor auf 33% drosselst statt ein Getriebe 3:1 einzubauen 
verlierst du 66% vom Drehmoment.

Es ist immer eine blöde Idee, einen Motor zu kaufen mit 3-facher 
Leistung als benötigt bloss weil man sich ein passendes Getriebe sparen 
will.

von Toni T. (toni_007)


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Michael B. schrieb:
> Das Drehmoment des amotors bleibt über die Drehzahl weitgehend gleich.
>
> Wenn du den Motor auf 33% drosselst statt ein Getriebe 3:1 einzubauen
> verlierst du 66% vom Drehmoment.
>

Ist das nicht ein Wiederspruch in sich?

von Hans (piaggio)


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Toni T. schrieb:
> Das Gefährt wiegt später bestimmt (mit Kind) 30kg.
> Also doch noch eine weitere Untersetzung bauen?

Ja, eine zweistufige Untersetzung ist empfehlenswert bzw. erforderlich.
Vermutlich ist auch darauf zu achten, dass das Kettenrad an der 
Hinterachse nicht zu gross wird. -Bodenfreiheit!

Drehmoment proportional zum Strom bedeutet umgekehrt:
Wird ein hohes Drehmoment gefordert (wegen hohem Fahrwiderstand, 
bergauf, tiefer Boden, Beschleunigung etc.) steigt automatisch der 
Motorstrom auf möglicherweise unzulässig hohe Werte.

Eine Beschränkung der Höchstgeschwindigkeit durch "Anschlag am Gaspedal" 
ist problematisch.
Die Maximalgeschwindigkeit wird dann sehr lastabhängig.
Bergauf wird Leistung fehlen. Bergab wird's trotzdem schnell.
Mit stärkerer Untersetzung -wie ursprünglich angedacht- ist das nicht 
so.

Günstig wäre ein Motorsteller, der den Maximalstrom (=Drehmoment) 
begrenzt bzw. bei Überlast -ev. auch bei Übertemperatur- abschaltet. 
(Kindersicher)

Getriebebau ist sicher mühsam und aufwändig - aber meiner Meinung nach 
hier erforderlich.
Alternativ: geringere Betriebsspannung und zweimotorig - spart 
Differential.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Toni T. schrieb:
> Ist das nicht ein Wiederspruch in sich?

Wenn du das dafür hältst, hast du Getriebe und Drehmoment überhaupt 
nicht verstanden.

Eine Untersetzung 3:1 erhöht das Drehmoment fast auf das 3-fache.

Ein gedrosselter Motor nicht.

von Toni T. (toni_007)


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OK, alles verstanden.
Ich Bau dann eine zweite Getriebestufe um die Drehzahl rein über die 
Untersetzung auf das erfolgreiche Niveau zu bringen.
Danke euch allen!

von Hans (piaggio)


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Getriebebau: (platzsparend)
In der ersten Stufe (ab Motor) genügt eine "kleine und zarte" Kette.
Die Kräfte sind hier noch klein - aber die Kettengeschwindigkeit hoch.
Eventuell hier Kettenspanner verwenden.
In der zweiten Stufe sind grössere Kräfte aber kleinere 
Kettengeschwindigkeiten vorhanden.

von Hans (piaggio)


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Der Motor dürfte über keine Hallsensoren verfügen.
Das sind sehr ungünstige Voraussetzungen für das Anfahren aus dem Stand.
Gibt's dazu passende Motorsteller?

: Bearbeitet durch User
von Toni T. (toni_007)


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Ich habe den Controller dazu:
https://amzn.eu/d/4pTKUoS

Der Motor läuft (bislang ohne Last auf der Werkbank )super sauber an.
Kein ruckeln, kein fiepen.
Ich hoffe das bleibt auch unter Last so.

von Mani W. (e-doc)


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Toni T. schrieb:
> Wenn ich jetzt einfach den Motor "softwaremäßig" über Gaspedal drosseln
> würde, so dass man nur noch 30% Leistung geben könnte (Pedal mechanisch
> blockieren bzw. nen kleine ESP32 dazwischenschalten und damit die
> Pedalkennlinie anpassen), würde ich dann viel Drehmoment verlieren?

Vielleicht verlierst Du Dein Kind, wenn da ein Fehler im System ist,
dann fährt das Ding mit Maximalgeschwindigkeit!

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