BLDC Motorleistung reicht nicht aus (Rührwerk)

[grotbeck]

Hallo liebe Technik-Experten und Bastler!

ich möchte mich von der 20l Klasse auf die 40l Klasse vergrößern. Bisher habe ich einen BLDC Motor (24V, 15A mit 3Nm), einem Siemens Netzteil (Sitop psu100s mit 20A) und einem 300W Motortreiber als Rührwerk verwendet. Dieser hat einen selbstgebasteltes Rührpaddel angetrieben (siehe Fotos). Leider hat der Motor bei den letzten 20l Suden immer häufiger das Problem, dass er zwischendurch ausgeht und dann nicht mehr ans Laufen kommt, weil vermutlich das Anlaufmoment zu hoch ist. Bei dem ersten 40l Sud ist der Motor dann garnicht mehr ans Laufen gekommen und wir mussten von Hand rühren. Außerhalb der Maische zeigt der Motor das Verhalten nicht. Ist so ein BLDC Motor vielleicht einfach ungeeignet für einen solchen Einsatz? Ich würde ungern wieder alles umbauen. Bei den ersten Suden hatte ich dieses Problem noch nicht, ich könnte mir vorstellen, dass der Dampf den Lagern zu schaffen gemacht hat (der Motor hat keine Wellendichtung).

Habt ihr Tipps oder ähnliche Erfahrungen gemacht?

[Alchemist]

Abgesehen davon, dass mir dein Motor etwas überdimensioniert erscheint, ist das gewiss nicht normal.

Kannst du messen, welchen Strom er ohne Last verbraucht? In deiner Konstellation kommt mir der Motortreiber unterdimensioniert vor. 24V x 15A = 360W, während dein Treiber nur 300W schafft? Mit welcher Drehzahl fährst du?
Hast du eine Kennlinie vom Motor?


Ich habe einen einfachen Scheibenwischer-Motor verbaut (12V, 5A), der auch schon mal in einem 60 L Sud zum Einsatz kam. Es war nicht einfach für ihn, aber es gab nicht die von dir geschilderten Probleme.
Meines Wissens nach ist ein Scheibenwischer-Motor ebenfalls ein (bürstenloser?) Gleichstrommotor. An deinem Motor wird es wohl nicht liegen.

[Kurt]

Der Motor ist nicht gut gewählt. 3Nm erscheint mir viel zu wenig. Ein Scheibenwischermotor hat locker 50 Nm. Ich würde den Motor ersetzen oder ein Getriebe einbauen. Wenn die Nenndrehzahl des vorhanden Motors stimmt, könnte auch ein Impeller-Rührwerk helfen.

[grotbeck]

Danke für die Antworten!

Der Motor ist nicht gut gewählt. 3Nm erscheint mir viel zu wenig. Ein Scheibenwischermotor hat locker 50 Nm. Ich würde den Motor ersetzen oder ein Getriebe einbauen. Wenn die Nenndrehzahl des vorhanden Motors stimmt, könnte auch ein Impeller-Rührwerk helfen.

Schade! Das hatte ich schon befürchtet. Traurigerweise habe ich alles auf diesen Motor abgestimmt (bei 20l Suden mit 16l Hauptguss hat es immer funktioniert). Das Rührpaddel ist zwar DIY aus zwei zusammengeschweißten Pfannenwendern, aber ich glaube das hat schon eine relativ gute Form um nicht zu viel Last beim Drehen zu erzeugen
Jetzt muss ich wieder komplett umplanen und investieren … oder halt erstmal per Hand rühren

[Fricky]

Wie ich das auf dem Bild sehe, rühren die Rührpaddel die Maische nur im Kreis, weil sie senkrecht auf der Welle sitzen. So sieht es zumindest auf dem Bild für mich aus. Durchmischung von unten nach oben findet so m.E. nicht statt. Und auch der Widerstand in der Maische dürfte beim Anlaufen relativ hoch sein. Könntest du die Paddel evtl. biegen, so dass sie im 45 Grad Winkel zur Welle stehen? Dann würde es die Maische auch nach oben ziehen und der Anlaufwiderstand wäre geringer. Ausserdem erscheinen sie mir relativ lang. Da dürfen ruhig 3-5cm Platz zum Rand sein.

Gruß, Peter.

[Matthias H]

Hallo, ich gebe mal ungefragt meinen gereiften Senf dazu.

Zur Motorauslegung:
es gibt eine schöne Formel, mit der man das Zusammenspiel von Leistung [P in kW], Drehzahl [n in 1/min.] und Drehmoment [M in Nm] sowie
Rechenfaktor 9550 [1] überschlagen kann:
P = n x M /9550

umgestellt nach Drehzahl:
n = P x 9550 / M

umgestellt nach Drehmoment:
M = P x 9550 / n

Zur konkreten Motorauswahl:
P = 24V x 15A = 360W = 0,36kw ( bei voller Stromaufnahme, Wirkungsgrad vernachlässigt)
Bei angegebenen 3Nm Drehmoment ergibt sich eine theor. Drehzahl von 1146/min, was natürlich vollkommen daneben ist. Ich würde schätzen, dass maximal ein Zehntel der Drehzahl sinnvoll sein könnte.
Das kann man mit einem Getriebe erreichen und dann multipliziert sich auch das Drehmoment.

Zur Aussage bzgl. Drehmoment der Scheibenwischermotoren:
Ein normaler Scheibenwischermotor nimmt unter Volllast (kurzfristig möglich) 3A auf. Bei 12V wäre das eine Leistung von 36W, also 0,036kW. Dabei dreht er ca. 60/min. Das bedeutet, dass er ein theor. Drehmoment von 5,73Nm erwirkt. (mehr geben die mechanischen Elemente auch nicht her)

Zur Rührwerklösung mit den Paddeln:
Das reine Drehen der Maische ist fast sinnlos, weil kein vertikaler Austausch (z.B. von der Heizfläche weg) erzwungen wird. Somit findet kein wirkungsvoller Temperaturausgleich statt.
Bei den "Karussellrührwerken" erreicht man behelfsmäßig eine gewisse Verwirbelung durch Prallbleche und ähnliche Hilfselemente. Das Anstellen der Paddel allein hindert die Maische nicht daran, lediglich im Kreis zu drehen.
Es gibt intelligentere Lösungen.

[Alchemist]

Zur Aussage bzgl. Drehmoment der Scheibenwischermotoren:
Ein normaler Scheibenwischermotor nimmt unter Volllast (kurzfristig möglich) 3A auf. Bei 12V wäre das eine Leistung von 36W, also 0,036kW. Dabei dreht er ca. 60/min. Das bedeutet, dass er ein theor. Drehmoment von 5,73Nm erwirkt. (mehr geben die mechanischen Elemente auch nicht her)

Vielen Dank. Ich konnte auf die Schnelle nichts finden, dass die 50 Nm belegen würde. Ich dachte mir schon, dass das unmenschlich viel ist.
Ich meine auch gelesen zu haben, dass die Hersteller oftmals 5 Nm angeben; also das von dir berechnete. Konnte aber keine Quellen dazu finden.

grotbeck,
auch wenn es ärgerlich ist, aber deine Konstruktion ist leider nicht optimiert. Du müsstest nun weitere Investitionen tätigen, wie ein Getriebe montieren, wobei ich davon eigentlich abraten würde. Das verkompliziert die Sache einfach nur ungemein und es gibt einfache und günstige Lösungen. Der Scheibenwischermotor funktioniert auf Anhieb. In der Kategorie "gut&günstig" kosten die 15-20€. Einen Wellenadapter hast du ja vielleicht schon. Das Paddel auch. Netzteil wäre vielleicht noch zu besorgen oder mit einem Step-Down auf 12V zu regulieren.

Vielleicht kannst du die Schaufeln auch anwinkeln, dann wär das anfängliche Widerstandsmoment auch geringer.

[Kurt]

Also die Dinger haben schon deutlich mehr Drehmoment, zumindest in der Spitze. Das Datenblatt gibt Auskunft wie sich die Motoren prinzipiell verhalten: https://ww3.cad.de/foren/ubb/uploads/Falko/404867.pdf

Kennfeld.PNG (21.66 KiB) 1324 mal betrachtet

[Alchemist]

Wie kommst du auf 60 Nm?

Selbst laut der Motorkennlinie erreichst du 50 Nm nur, wenn du mit 0 upm drehst
Bei 30 upm hat der Motor etwa 5 Nm.

Selbst im Datenblatt von dir werden als Nenn-Drehmoment 6 Nm angegeben?

Keine Ahnung auf was sich Bosch hier bezieht, vielleicht auf das maximal erreichbare Drehmoment beim Anlaufen. Aber das ist mehr oder weniger unwichtig.

[Kurt]

Die 60 Nm sind von einem Bosch Motor, die 50 Nm von einem Valeo Motor. Wie kommst du denn darauf das das Anlaufmoment unwichtig ist?
Ein BLDC Motor der das notwendige Anlaufmoment nicht erreicht, kommt außer Tritt und läuft nicht an. Der Scheibenwischermotor wird heiß und zieht durch.

Edit: Im Übrigen finde ich die Anwendungen "stehender Scheibenwischer schiebt Schnee von der Scheibe" und "Rührwerk starten" ziemlich vergleichbar.