¿La relación potencia / peso continua de los motores eléctricos disminuye con el tamaño?

Continua generalmente está limitada por el enfriamiento, la capacidad de deshacerse del calor residual producido principalmente por \ $ I ^ 2R \ $ pérdidas en las bobinas.

En un motor convencional sin ventilación, la potencia pico y el peso varían según el volumen, una dimensión en cubos, sin embargo, la capacidad del motor para deshacerse del calor varía según el área de la superficie, una dimensión al cuadrado. Si permitiera que esta tendencia continuara a medida que los motores aumentaban de tamaño, entonces la relación peso / potencia continua (tenga en cuenta la forma en que esa relación es) variaría como una dimensión.

Esta es la razón por la cual los motores grandes son ventilados invariablemente, o incluso refrigerados por agua, para reducir la dependencia del área de superficie para el enfriamiento. Agregar el enfriamiento por agua a un motor agrega peso, que no genera energía.

Hay otro efecto más sutil que exacerba el problema de la escala. Las secciones delgadas de material no son tan rígidas como las secciones gruesas. La rigidez en un motor es necesaria no solo para la resistencia mecánica, sino también para elevar las resonancias mecánicas en frecuencia muy por encima de la velocidad de operación del motor. Esto significa que los cables y los miembros de soporte tienden a ser más gruesos en los motores más grandes por razones mecánicas que por razones térmicas. Esto significa que la potencia de salida continua se escala a menos de una dimensión en cubos, incluso con enfriamiento activo.

Los motores Hobby normalmente se ejecutan desde paquetes de baterías que duran unos minutos, por lo que a menudo no se les da una calificación de potencia continua honesta.

Tenga en cuenta la calificación "continua" en "especificaciones" en su ejemplo vinculado está calificado por %código%. Es decir, admiten que puede generar esa potencia nominal durante 3 minutos como máximo. Sólo está empezando a calentarse en ese punto; una potencia nominal continua real será más baja, para evitar quemar el motor ...

Sin embargo, ambos puntos en las otras respuestas también son buenos.

Neil está absolutamente en lo cierto al afirmar que los motores más pequeños se enfrían con aire más fácilmente gracias al aumento de la superficie / volumen.

Charles tiene razón al señalar que el aumento de la velocidad aumenta la potencia de "libre" en un motor eléctrico (desde el punto de vista de la eficiencia y el calor desperdiciado; hasta los límites prácticos de las velocidades de los rodamientos y la resistencia del material) al tiempo que aumenta el costo del torque Eficiencia, a través de una mayor corriente y, por tanto, pérdida de calor en la resistencia del devanado. Por lo tanto, el funcionamiento rápido de motores más pequeños aumenta la eficiencia. (Sin embargo, las hélices grandes y lentas producen un empuje más eficiente, así que espere ver los motores rápidos reducidos).

Los motores de hélices para pequeños pasatiempos tienen una alta potencia y relación de peso porque los motores pequeños y las hélices pequeñas pueden operar fácilmente a altas RPM, en el orden de magnitud de 10,000 RPM. El documento citado trata sobre motores en el área de 2000 a 3000 RPM.

El peso y volumen del motor es algo proporcional al par y no está tan relacionado con la potencia. Un motor de un tamaño dado proporcionará el mismo par en un amplio rango de velocidades. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la potencia del motor del mismo tamaño. Lo mismo es generalmente cierto para los motores térmicos también.

Vea si el documento citado tiene sentido con eso en mente.

  

Todavía no entiendo la conexión de estos 2 argumentos WRT el documento de la NASA.

El papel es largo y complejo. Cita varias referencias a otros artículos. Este foro está destinado a tratar sólo con preguntas relativamente estrechas. Solo escanee el papel brevemente.

  

Si los motores térmicos también siguen esta tendencia, ¿por qué, de repente, las personas siguen la DEP?

El diseño de grandes aviones eléctricos serios es un nuevo campo. Debemos esperar ver muchos enfoques explorados. Hay una historia significativa en la determinación del número óptimo de motores para aviones como se ilustra a continuación.

  

... la relación continua de potencia / peso de los motores eléctricos en realidad disminuye con el tamaño ...

Dado que potencia = velocidad de rotación del par X, una relación potencia / peso solo es significativa si el par o la velocidad son constantes para una comparación dada.

En todos los aspectos de esta pregunta, el equilibrio del sistema (BOS) es un factor importante. El BOS incluye el sistema de control y monitoreo, el sistema de almacenamiento y suministro de combustible, el sistema de lubricación, el sistema de enfriamiento, el soporte estructural y el sistema de envolvente, y quizás otros. Algunas partes de estos pueden ser integrales al motor.