Dieser neuartige Antrieb vor einigen Jahren in der Modellbauzeitschrift "elektro Modell" von L. Retzbach vorgestellt, hatte bis jetzt einen sehr großen Zuspruch und Anklang im Bereich des Elektrofluges erreicht.
Einmal durch die einfache Konzeption und somit für den Selbstbau gut geeignet und zum Anderen durch sein hohes Drehmoment im niederen Drehzahlbereich, was ein Reduktionsgetriebe den allgemeinüblichen Bürstenlosen gegenüber sich erübrigt, um größere und somit effizientere Luftschrauben direkt antreiben zu können.
 

Zur Chronik:
L steht für Lukas,R für Retzbach und K für Kühfuß.

Dieses Trio hat den Antrieb meines Wissens baureif  entwickelt und vor allem die Bauausführung und somit die Nachbaumöglichkeit veröffentlicht und  für uns, in dieser Richtung mehr oder weniger  vorbelasteten Laien, den Nachbau ermöglicht.

Zur Historie möchte ich allerdings ergänzend erwähnen, dass Außenläufer-Motore nichts neues sind. Sie wurden fast z. B. in den Antrieben der Lochkarten- und Lochstreifen- Stanzer  in den früheren Jahren  verwendet, wo man das kurzzeitig erforderliche hohe Moment für die  Stanzstößel, wenn sie durch die Streifen oder bei der Karte das Loch stanzten, gut aufgefangen wurde.
Auch das Prinzip des Außenläufers in Verbindung mit der Mehrpolpaarigkeit als Drehstromläufer wird seit längeren Zeiten in den Videorecordern als Antrieb verwendet, wo es ja bekanntlich auf einen ruhigen, gleichmäßigen Transport des Videobandes ankommt, was einmal durch die höhere rotierende Masse des Außenläufers und das hohe Drehmoment einer Mehrpolpaarigkeit beinhaltet (mehr Zyklen/Umdrehung). Ferner ist beim LRK auch das Drehmoment/Gewichtseinheit besser als beim Bürstenmotor und mitunter auch bein Bürstenlosen als Innenläufer.

Die Neuigkeit beruht  auf dem Prinzip, dass der Kreis des Magnetflusses durch die Spule des bewickelten Zahnes über die rechts und links benachbarten nichtbewickelten Zähne des Stators und den als Antrieb mit den Magneten bestückten Magnetschlussring als Rotor fungierend, stattfindet.

Mich selbst fasziniert die Einfachheit dieses Elektroantriebes immer mehr, auf den ich  erst im Dezember 2001 bewusst durch rconline stieß, was mich zu einer immer größeren Neugier und Interesse brachte und veranlaßte, einige dieser Motoren zu bauen, zu vermessen und hier zu veröffentlichen.
Hierbei waren mir einige Berichte in dem (leider nicht mehr existierenden) Forum www.rconline.net sehr nützlich .
 

Vorab für die etwas Ungeduldigen, ich versuche  für die etwas unvorbelasteten Elektroflieger (zu denen ich mich auch zähle) alles etwas ausführlicher zu erklären, da sonst die meisten zwar wissen, dass man dieses oder jenes so macht, aber nicht warum, obwohl ein Motor auch ohne ein funktionelles Wissen läuft, jedoch beim Selbstbau sollte auf einiges geachtet werden und für mich ist es auch gleichzeitig eine kleine Lehrstunde um einige Kenntnisse und Fertigkeiten zu festigen und wieder aufzufrischen. Der Vorteil liegt auch darin, wenn man ein wenig die Funktion kennt, dass bei einem Defekt, schlechtes Laufen des Motors, schlechter Wirkungsgrad u. s. w. man den Grund erkennt und das Problem selbst lösen kann

Einzureihen  ist der LRK in die Gruppe der Drehstromsynchronmotore. Einfach gesagt, wird der Drehstrom vom Steller vom Gleichstrom der Akkus in einen Drehstrom umgewandelt und der Rotor mit den Magneten wird abhängig von der Polpaarigkeit (Anzahl der Magnete geteilt durch zwei) in die Drehung versetzt.
Das Drehfeld hat also bei 10 Magneten (5 Polpaare) 5 Wechsel/Umdrehung.
Bei 14 Magneten (7 Polpaare) dann also 7 Zyklen  bei einer Umdrehung der Motorwelle.
Darum wird muss ein Steller bei einer Drehzahl von 10000/min mit einer Frequenz von 10 000 / 60 * 7= 1166,6 Hz arbeiten, wobei dann die Eisenverluste im Stator prozentual weitaus höher liegen als bei z. B. 5000U/min, was dann den guten Wirkungsgrad des Motors logischer Weise mindert oder begünstigt.  Bei  z. B. 20 000 U/min müsste der Steller mit einer Frequenz von 2333,3 Hz arbeiten, wobei die Eisenverluste
mit dem Wert einer Exponentialfunktion zunehmen und auch der Steller nicht mehr exakt positioniert und aussteigt, wenn er es nicht bereits schon ist.
Deshalb meine Empfehlung, nicht über 10 000 U/min drehen lassen.

Die Klebeverbindung ist so fest, dass ohne weiteres das Blechpaket, wenn erforderlich aufgebohrt werden kann.
Vorher habe ich kurz eine Widerstandsmessung der einzelnen Bleche untereinander gemacht und konnte feststellen, dass fast alle Bleche mindestens einen Übergangswiderstand von einigen hundert Ohm hatten, was im Widerstandsbereich der Wirbelströme (worauf es ja ankommt) quasi einer sehr hohe Isolation entspricht. Des öfteren war aber gar kein Widerstand messbar, da er weit über den Megabereich lag. Die anschließende Verbindung durch die Bohrung hat keinen Einfluss, da in diesem Bereich kaum oder keine Wirbelströme mehr auftreten.

(Ich versuche  für uns Laien alles etwas ausführlicher zu erklären, da sonst die meisten zwar wissen, dass man dieses oder jenes so macht, aber nicht warum, wenn's auch nicht mehr ganz in ist, obwohl ein Motor auch ohne ein funktionelles Wissen läuft, jedoch beim Selbstbau sollte auf einiges geachtet werden.)
Also nicht daran aufhängen, man kann's auch anders machen!
 
 

Bereits erwähnt, auf keinen Fall die kurztrocknenden Nitrolacke oder 2K-Lacke  verwenden, da diese den Isolierlack anlösen und die Druckstellen dann zu Windungsschlüssen führen.
Und immer eine Isolationsmessung vor dem Verschalten der Wicklungen machen, um bei etwaigen Schlüssen z. B. Körperschluss nicht erst die verursachende Wicklung suche zu müssen und unnötige Wicklungen wieder abzuwickeln.

Ist jedoch einmal ein Schluss entstanden, reicht oftmals schon ein leichtes drücken der Wicklungen zu den blechen Blechen  und wieder zurück, um den Schluss zu beseitigen. Ein anschließendes fixieren mit einem tropfen Sekundenkleber mit anschließendem einsprühen eines Beschleunigers und dann mit Epoxydharz oder PU-Lack die feste Verbindung, Versiegelung der Wicklung zu machen, kann dieses Problem vollends lösen.

Auf Windungsschluss oder ungleichen Windungszahlen der einzelnen Wicklungen kann man mit einem Vielfachmessgerät im Wechselspannungsbereich geschaltet die einzelnen Wicklungen durchmessen, indem der Rotor bei einer gleichmäßigen Drehzahl von etwa  100 bis 300 U/min die Spannung auf Gleichheit geprüft wird. Ist alles ok, sind auch die Spannungen gleich oder so kleinen Abweichungen, die sich unterhalb von 1,5% sich bewegen. Es kann  ein Wechselspannungsbereich in etwa 0 bis 20 Volt eingestellt werden. Am besten man probiert es aus. Wichtig ist auf jeden Fall eine gleichbleibende Drehzahl, was am besten eine Standbohrmaschine oder Drehmaschine bringt. Vorteilhaft ist auch ein sogenannter Abschlusswiderstand von etwa 470 Ohm, der am Eingang des Messgerätes parallel geschaltet wird.
Fehlt eine Windung ist eine Spannungsdifferenz im Verhältnis der Windungszahlen erkennbar.

Beispiel: Der Stator hat je 15Wdg. es fehlt 1 Wdg. bei einer Wicklung, so beträgt die Spannung an ihr etwa 7% weniger, genau 6,666%
 
 

Es lohnt sich
 einige Hilfswerkzeuge aus ALU zu machen um die Magnete zusammenhängend in die Innenseite einzubringen und dann nur noch die Magnete an die Holzzwischenteile zu schieben, sodass keine Verwechslung mehr erfolgen kann und nach dem Herausziehen dann wie beschrieben fixieren und kleben.
 

Hier nun 2 Statorpacks
für einen LRK 295 / 7;  32 Wdg Culackdraht 0,5 mm für den ZAPPO 3D LASER/ 0,8mtr Spannweite
und einen LRK 345 /25;  15 Wdg Culackdraht 1mm.Nach dem Messen, Verschaltet in Serie/Dreieck und mit Epoxydharz versiegelt und vergossen sind somit fertig zum
Aufbohren für die Lager und Lagerschild.

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ZAPPO 3D LASER

und der 46-gr-Antrieb dafür
 

dazu das Wickelschema

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Einspannhilfen für die Statorpakete

Bild a  Bild b

Bild a
Da oft die gestanzten mittigen Löcher der Statorbleche zu klein sind aber genügend Material  vorhanden ist um einen ausreichenden Magnetfluss zu gewährleisten, habe ich die Bleche im Paket aufgebohrt.
Es empfiehlt sich zuerst das Blechpaket mit 2 Schrauben für den ersten Zusammenhalt für die Klebung und der Fixierung der einzelnen Bleche mit dünnflüssigen Sekundenkleber zu verkleben. Nach der Aushärtung dann für die Bohrung weitere Schrauben anzubringen.
In einer Drehbank mit Dreibackenfutter kann dann das Statorpaket exakt aufgebohrt werden.

Bild b
Ist keine Drehmaschine vorhanden, kann das Aufbohren  in den auf diesem Bild dargestellten Haltevorrichtungen in einem Spannstock/Schraubstock mit einer Standbohrmaschine aufgebohrt werden.
Die Halterungen  habe ich  aus dem Tischlerbereich bekannten Multiplex-Sperrholz was mit Holzbohrern oder Kreiselschneidern die passende Rundung ausgeschnitten wird hergestellt.
Die Haltevorrichtungen oder besser gesagt die Einspannhilfen habe ich klaro erst nach dem ausschneiden des Kreises zurecht geschnitten und dann in der Mitte durchtrennt.
 
 

Um für einen besseren Überblick der Windungszahl beim zur Verfügung stehenden Wickelplatz zu haben, wie auch für die Belastung des Kupferlackdrahtes, habe ich eine kleine Tabelle angefertigt.
Die Werte hat einmal ein AZUBI  berechnet und vermessen, in einer Zeit, wo man noch Übertrager selbst wickelte um Transistoren zu sparen. Man sieht, auch alte Tabellen haben heute noch ihre Verwendungsmöglichkeiten, auch wenn fast alles vor 30 Jahren zu Fuss gerechnet wurde oder mit einem Taschenrechner (es gab halt kaum brauchbare Rechner und an EXCEL war überhaupt noch nicht zu denken).
Für unsere LRK´s ist die Spalte Windungen/cm² besonders interessant, da nur wenige Drahttabellen diese Spalte haben.

Aus der Tabelle kannst Du sehr gut erkennen, dass die Kupferverluste bei kleinen Querschnitten bei den von uns verwendeten hohen Strömen doch erheblich sind (Widerstand sehr hoch).
Die Eisenverluste, vor allem im Teillastbereich sind auch sehr hoch, da von den Stellern keine Tastverhältnisänderung im klassischem Sinne gemacht wird, sondern mit einer höheren Frequenz die Durchschaltbereiche der einzelnen Phasen geshoppt, zerhackt werden um den Effektivwert der Spannung  herabzusetzen. Diese Wirbelstromverluste führen auch dazu, dass die Motoren im Teillastbereich sehr warm werden. Eine Anmerkung noch dazu, im  Tiegelgussverfahren wird diese induzierte Erwärmung des Eisens zur Schmelze angewandt.

Nachdem ich mehrere Anfragen im Bezug zur Fertigung der Magnetschlussringe bekommen habe, habe ich etwas ausführlicher die einzelnen Arbeitsschritte in diese Seite nachträglich eingebaut, für die ich nicht das Optimum beanspruche, da ich als Laie auf diesem Gebiet nach meiner Logik gearbeitet habe.
Allerdings kam ich trotzdem zu einem guten, brauchbaren Ergebnis.

Bild c = Für Magnetschlussringe wird ein fast passendes verzinktes Eisenrohr ausgebohrt. Auch hier empfiehlt sich das annäherungsverfahren z. B. bei einer Endbohrung von 24mm vorher 23mm bohren, dann kann sich bei exaktem Bohren das Ausdrehen erübrigen.

Bild d =  der letzte Ring, nachdem der vorletzte abgestochen wurde.
 

1.  Ein passendes Rohr, möglichst nahtlos, was aber nicht unbedingt erforderlich ist, wird auf eine Länge von 100...150mm abgelängt und fest im Futter der Drehbank eingespannt und verbleibt auch bis zum letzten Ring darin!

2. ist das Rohr sehr dickwandig, wird es zur schnelleren Arbeitsweise aufgebohrt, wobei das Untermaß  mindestens 1mm, besser 2mm sein sollte.

3. Jetzt wurde mit einem passenden Drehmeisel innen auf Maßhaltigkeit ausgedreht.

4. Danach habe ich außen abgedreht, wobei in mehreren Schritten nur geringe Abspannungen gemacht wurden, um keinen Verzug in die Ringe zu bekommen.

5, Nachdem die Maße passten, wurden die Ringe abgestochen, wobei die ersten Ringen , wo die Länge des Rohres noch lang war, ein sich drehender Dorn im Reitstock das Rohr zentrierte.
Auch hier kann nur mit einem scharfen Abstechmeisel mit sehr langsamen Vorschub gearbeitet werden.

Es wurden WIDIA belegte Drehmeisel verwendet.