Motortechnik des Smart 453 (ED/EQ) im Detail

Vielleicht mag uns der Jmk2020 ja mehr zu seinen erwähnten Schleifringen verraten. Dann kann ich es mir sparen, mich da jetzt rein zu lesen.

In der Zoe hab ich den Motor schon kaputt gehen sehen. Aber in der Zoe geht irgendwie auch alles kaputt.. Renault halt. Im smart sind mir noch keine Motorausfälle bekannt. Lediglich solche, die beim Laden plötzlich angeraucht sind, aber das ist ein anderes Thema.. Aber um Deine Frage schonmal zu beantworten: Doch, der ist wartungsfrei. Definitiv.

Ich fahre Elektro nur im Maßstab 1:10 und kleiner. Dort schon ewig mit bürstenlosen Motoren.

Wartungsfrei bestimmt, aber nicht verschleißfrei, so meine Erfahrung. Der Rotor ist ja irgendwo aufgehängt, im RC Hobby sind es Kugellager und schon deswegen nicht verschleißfrei.

Alle Berührung Metall-Metall (oder was auch immer) unterliegt einem Verschleiß mMn.

Viele Grüße
Ivo

Zitat von Cuby453

Wartungsfrei bestimmt, aber nicht verschleißfrei

Genau so ist es.

Ich hatte in meinem 2018erED einen Motortausch, aber wegen Geräuschen / Lagerschaden

OK, dann versuche ich mal ein Erklärung.

Interessant dazu ist vielleicht die Präsentation von Conti. Dazu sollte man wissen das bevor Renault selber ihre Motoren angefangen haben, haben sie auf den Conti FSM gesetzt.
Dr. Hackmann ist btw. der Guru der FSM und ich durfte mit ihm zusammenarbeiten.

https://www.ew.tu-darmstadt.de…nn_achshybridantriebe.pdf

Seite 13 und 14 kann man den Aufbau und auch die Schleifringe rechts auf der Rotorachse sehen.

Erst müsst ihr mal zwischen Gleichspannungs- und Wechselstrommaschinen (so nennt man den Elektromotor in der Fachsprache).
Um bei einer Gleichspannungsmaschine ein Magnetfeld zu kommutieren (gesteuert weiterzuschalten), wird ein mit Bürsten oder Kohlen kontaktierter Kommuntator auf der Rotorachse verwenden.
Man erkennt es an den zur Rotorachse parallelen Einkerbungen und den Litzdrähten die zu Windungen auf dem Rotor führen. (das gibt es auch bei Wechselstrommaschinen in Hardwerkzeugen)
Die Bürsten werden durch das Schleifen und dem Bürstenfeuer mit der Zeit aufgebraucht. Sind also dem Verschleiss unterworfen.

Bei einer bürstenlosen Wechselstrommaschine wird diese Kommutierung elektronisch durch eine Sequenzierung von Ansteuerungssignale an und letztendlich von Leistungshalbleitern erledigt.
Also gibt es da den Kommutator nicht. Der Verschleiss entfällt somit.

Neben den Asynchronmaschinen gibt es hier die Familie der Synchronmaschinen.
Die bei Flugmodelle beliebte bürstenlose DC-Motoren sind somit Block kommutierte Synchronmaschinen.

Ok nächste Erklärung.

Wenn man wie bei Gleichstrommotoren mit den Bürsten nur Strom ein oder ausschalten kann, wird rechteckförmigen Strompulse an die Spulen angelegt.
Man spricht von Block kommuntiert.
Das ist dann so ähnlich wie bei Schrittmotoren. Man hat ein mehr oder wenig stark ausgeprägtes Rasten in der Rotationsbewegung.
Um das zu vermeiden wird bei grösseren Synchronmaschinen typischerweise kein rechteckformiger Strom angelegt, sondern 3 je 120 Grad phasenverschobene Sinussignale (gehen wir mal von einer 3 phasen Maschine aus; gibt auch andere) gestellt.
Die Spulen werden also mit einem sinusformigen Drehfeld im Stator (Das sind die Wicklungen aussen) beaufschlagt, die ein wanderndes Magnetfeld erzeugen.

Jetzt kommen wir langsam der Sache näher.
Wir brauchen das Gegenfeld um eine Kraft in Drehrichtung entstehen zu lassen.
Hier gibt es wiederum eine weitere Aufteilung der Synchronmaschinen (SM).

Klassisch werden bei kleiner Motoren Permanentmagnete (Neodym usw.) verbaut. Das ist teuer und aufwendige, da diese im Rotor eingesetzt und fixiert werden müssen.
Hier sprechen wir von Permanent erregten Synchronmaschinen (PSM).

Also hat man sich Gedanken gemacht, was auch bei grossen Generatoren Standart ist.
Man erzeugt das Magnetfeld nicht mit dem Dauermagnet, sondern mit einer auf dem Rotor installierten speziell gewickelten Spule.
Diese muss im Gegensatz bei der Kommunierung nicht gepulst bestromt werden , sondern benötigt eine drehzahlabhängige (Thema Feldschwächung; sieht man in dem Leistungdiagramm von Steinabauer recht schön) Dauerbestromung.
Das wird klassisch mittels Schleifkontakte auf die Welle bzw Rotor übertragen. Dabei kann man die Schleifkontakte sehr gut für die Lebensdauer von 100.000 -150.000 km auslegen. Als Wartungsfrei
Man siegt das auch auf der Seite 13 der verlinkten Präsentation rechts.

An der Folgetechnik, den benötigen Strom kontaklos (verschleisfrei) auf die Welle zu übertragen, ist zwischenzeitig aber auch gearbeit worden. Waren einige Förderprojekte, die ich begleiten durfte.
Das oben von Smart Di angegebene der TH Nürnberg bei Prof. Wagner und Prof. Dietz war eines davon. Problem hier ist das die für den Gleichrichter und die Glättung notwendigen Bauelemente mit auf den Rotor müssen und dann auch die 12.000 UpM mit überleben müssen

Das ganze Thema ist Material für eine komplettes Semester "elektrische Maschinen" an Vorlesungen.
Kann ich Minecooky nur empfehlen. Ist sehr hilfreich in der Elektromobilität und ist ein leicht verdienter Schein

Jetzt habe ich doch noch glatt vergessen das es in den Anfängen massiv Probleme mit dem Kohleabrieb der Schleifringe gab. Der führte bei unsachgemässen Betrieb, Demontage und Montage zu Verschleppungen im Motor und ist dadurch das er leitent ist nicht besonders förderlich.
Man versuchte somit eine Kapselung und arbeitet davon weg zu kommen.