eCalc - e Motoren Calculator

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heliCalc:  Help - Hilfe


How to use this Calculator

Problems - eCalc does not work? Find a Trouble Shooting Guide here...

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This Heli Calculator supports you in choosing an adequate motor setup for your electric variable pitch helicopter.

Calculation with available components:

  1. Enter the expected/actual take-off weight of your helicopter and the environmental numbers (Field Elevation, Air Temperatur & Air Pressure (QNH)).
  2. Choose the Battery from the drop  down list and adjust the numbers of cells in serial and parallel.
  3. Choose the ESC from the drop down list.
  4. Choose the motor manufacturer and type from the drop down list..
  5. Choose the type of rotorblades with Diameter and maximum Pitch.
  6. Enter your Gear Ratio (Rotor Pinion Teeth : Motor Pinion Teeth).
  7. Press the Button [calculate].

Model Weight (incl. Drive / less Battery / without Drive):
You can chose whether your entry is the
 - All Up Weight (incl. Drive)
 - the empty weight (without Battery) - the battery weight will be added to
    your entry
 - the basic weight  (without Drive) - then the chosen Components
    (Battery, ESC, Motor) weight will be added to your entry.  

Calculation with custom components:
You can use any Battery, ESC, Motor or Propeller as long as the technical data are available. Choose «custom» in the respective drop down list and enter all the required data in fields right of it. (Important: the parameter for the Battery are required for a single cell)
When using Custom Components only use manufacturer data or own measurements. Do never ever assume parameters or derive parameters from similar motors as inaccurate parameters will lead to inaccurate results.

Evaluate Motor Resistance: Using an ohm meter is a bad idea, as you also will measure the contact resistance! For better results use the Kelvin 4-wire method.

Evaluate no-load current and Kv: run your motor without any prop at full throttle on a 3s or 2s battery (Voltage must be below max allowed Voltage of the manufacturer) and measure the resulting no-load current, voltage and rpm. Calculate now Kv = rpm / Voltage.
Warning: Do run your motor under no-load condition only for a very limited time (<10s) as waste power is high and a motor may overheat!Logger and Watt Meter:
Logger and Watt Meter values du correspond to
Voltage = eCalc Battery Voltage Result
Current = eCalc Motor @ Maximum Current
Wattage = not desplayed in eCalc (multyply the above two values) 
Note: Before using logging device - especially when integrated into the ESC - make a reference measurement with a quality multimeter to calibrate your logger. In some cases we have experienced deviation of 25% or even more to the reality.

Battery max. discharge:
This defines the maximum percentage of the total capacity be used for a flight (=used capacity). This is the base for all flight time related calculations.
Remark: Never ever deep discharge a LiPo Battery - aim for at least 10% remaining capacity after flight.

Battery performance in cold weather:
The internal Resistance of a LiPo battery variies with it's chmerstry temperature. If cold outside temperature leading to chemerstry temperature below 20°C you must expect  degraded performance during operation. Pre-heating the cells to 20...30°C may help to improve the performance in cold weather operation.
Currently eCalc does not consider the adverse affect of cold chemestry.

Battery Custom data:
As a reminder these input data are for a single cell of your battery pack.

Choice of ESC:
Remember the ESC is able handle the max. rated current only under these circumstances:
  - with efficient cooling airflow
  - at full throttle (no pulse width modulation active)
We suggest to plan for additional headroom of
  - 20% for inefficient cooling airflow
  - 40% for convective cooling
  - 20% if used in partial load
Remark: These are rules of thumb and must be confirmed by temperature measurements.

Motor Cooling Guideline:
The motor cooling gets efficient with a steady air stream along the motor case. The higher the volume of air the better the motor gets rid of the heat. Here some guidelines to the cooling options:
- Excellent: very high air flow along the motor
   (e.g. due open mounting, forced ventilation (edf), redirected air flow to motor)
- Good: normal air flow along motor
   (e.g. vent holes or additional fan)
- Medium: low air flow
   (e.g. in lee of large spinner)
- Poor: convective air flow in wide fuselage
- Very poor: convective air flow in narrow fuselage
   (e.g. hotliner with no venting)
However, in real live your motor case should never ever exceed 80°C/180°F otherwise you run into risk of overheat and even burning the motor.

Export Data (for members only when logged in - from Version 6.61, end of summer):
The calculated results may be exported to any spreadsheet application (e.g. Excel) that may read CSV files (comma separated).
[Add >>] adds the actually displayed data to the export file.
[Download .csv (x)] downloads the CSV file to your computer. (x) indicates the number of setups in the file.
[<< Clear] deletes all the data in the prepared export file.

Share or Save your Setups (for members only):
If you would like to share or save a designated setup use the [share] button.
eCalc reloads the prarametrized link (url, page) with your settings preselected. You may re-calculate, save the link in your Browser favorites/bookmarks or copy/past the link for sharing your setup.
By calling this link eCalc will preselect your components for calculation.

Print:
Best results for printing eCalc results on paper are acheved with these printer settings:
FireFox & Safari: Portait
Chrome & Explorer: Landscape

 

Wie setzten Sie den Calculator ein?

Probleme - eCalc funtioniert nicht? Hier finden Sie Problemlösungen....

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Dieser Heli Calculator unterstützt Sie bei der Wahl eines  elektrischen Antriebs für ihren Helikopter mit variabler Rotorsteigung (variabale pitch).

Berechnung mit vorhandenen Komponenten:

  1. Geben Sie das Fluggewicht ihres Helikopters  und die Rahmenbedingungen (Flugplatzhöhe, Temperatur) ein.
  2. Wählen Sie Ihren Akku aus und geben die entsprechende Konfiguration des Akkus ein (Anzahl Zellen seriell bzw. parallel).
  3. Wählen Sie Ihren Regler bzw. Steller.
  4. Wählen Sie Ihren Motor aus der Hersteller- und Typenliste aus.
  5. Wählen Sie Ihren Rotorblatttyp aus und geben den Rotordurchmesser und die max. Steigung ein.
  6. Geben Sie Ihr Untersetzungsverhältnis ein (Anzahl Rotorritzelzähne : Anzahl Motorritzelzähne) 
  7. Drücken Sie den Knopf [berechnen]

Modellgewicht (mit Antrieb / ohne Akku/ ohne Antrieb):
Sie können Wählen ob ihre Gewichtsangabe dem totalen Abfluggewicht (inkl. Antrieb) enspreicht oder das Abfluggewicht aus Ihrem eingegebenen Leergewicht (ohne Akku) bzw. Rohbaugewicht (ohne Antrieb) und den gewählten Komponenten errechnet werden soll.

Berechnung mit nicht vorgegebenen Komponenten:
Wenn Sie in Besitz der techn. Angaben sind, können Sie mit jedem beliebigen Akku, Steller oder Motor eine Berechnung durchführen. Wählen Sie dafür in der entsprechenden Liste «andere»  aus und geben die nötigen Daten in den rechts davon liegenden Feldern ein. (Witchtig: Die Battery Daten müssen pro Einzelzelle erfasst werden)
Bei der Verwendung eigener Komponenten sollten Sie ausschliesslich Herstellerdaten oder eigene Messungen verwenden. Gehen Sie nie von Annahmen aus oder leiten Sie die Daten nicht von ähnlichen Komponenten ab, da ungenaue Parameter zu ungenauen Resultaten führt.

Bestimmung des Innenwiderstandes des Motors: Bei Verwendung eines Ohm-Meters werden die oft sehr kleinen Widerstandswerte durch den Übergangswiderstand verfälscht. Nutzen Sie diese Methode.

Bestimmung des Leerlaufstroms und Kv: Betreiben Sie Ihren Motor ohne Propeller mit Vollgas an einer 3s oder 2s Batterie (bitte respektieren Sie die max. Motorspannung des Herstellers). Nun messen Sie den Leerlaufstrom, die Spannung und die Drehzahl. Nun können Sie Kv = Drehzhl / Spannung berechnen.
Achtung: Betreiben Sie Ihren Motor nur kurz im Leerlauf (<10s), da die Verlustleistung (ohne Prop) sehr hoch sein kann und der Motor zur Überhitzung neigt.

Logger und Watt-Meter:
Logger und Watt-Meter Werte entsprechen den folgenden Resultaten:
Spannung = eCalc Batterie Spannung
Strom = eCalc Motor @ Maximum Strom
Leistung = nicht angezeigt (entspricht der multiplikation der beiden Werte oben)
Anmerkung:
Wenn sie einen Daten-Logger verwenden - insbesondere im Regler integrierte - machen sie eine Referenzmessung mit einem Multimeter um den Logger zu kalibieren. Unsere Erfahrung zeigt, dass Logger über 25% von einer realen Messung abweichen können.

Batterie max. Entladung:
Definition wieviel Prozent der gematen Kapazität wärend dem Flug verbraucht wird (= genutzte Kapazität). Alle Flugzeiten basienren auf dier prozentualen Entladung.
Anmerkung: LiPo Akkus sollten nie tiefentladen werden - nach dem Flug sollte mindestens 10% der Kapazität im Akku verbleiben.

Batterie Leistung bei kaltem Wetter:
Der Zellen-Widerstand nimmt bei niedrigen Zell-Chemie-Temperaturen massiv zu. Dies kann bei kalten Aussentemperaturen zu merklichem Leistungseinbruch führen, wenn die Zell-Chemie nicht auf "Betriebstemperatur" gebracht wird. Ein Vorwärmen der Zellen auf 20...30°C vor Gebrauch verbessert die Zellenleistung bei kaltem Wetter.
eCalc berücksichtigt den Effekt kalter Zell-Chemie aktuell nicht.

Akku-Zellen Eingabedaten:
Die Eingabedaten für den Akku beziehen sich auf eine einzelne Zelle Ihres Akku-Packs.

Regler-Wahl:
Maximale Strom-Angaben auf Reglern sind oft nur unter folgenden Bedingungen zulässig:
  - bei effizientem kühlenden Luftstrom
  - voll durchgeschaltet (keine Puls-Weiten-Modulation aktiv)
Folgende Reserven sind empfehlennswert:
  - 20% bei schlechtem Kühlluftstrom
  - 40% bei konvektiver Kühlung
  - 20% für Teillastbetrieb
Anmerkungen: Dies sind Faustregeln und müssen mit einer Temperatur-Messung verifiziert werden.

Motorkühlung - Empfehlung:
Mi einem konstanten Luftstrom wir eine effiziente Kühlung dess Motors sichergestellt. Je höher das Luftvolumen desto einfacher kann die Abwärme abgeführt werden. Hier unsere Empfehlung bzgl. Kühlungsoptionen des Motors:
- sehr gut: hoher Luftstrom entlang des Motos.
   (z.B. auuserhalb des Rumpfes. Zwangslüftung in Impeller oder
   durch Leitbelche)
- gut: normaler Luftstrom entlang des Motors
   (z.B. durch Lüftungslöcher oder zusätzlichem Lüfter)
- mittel: geringer Luftstrom entlang des Motors.
   (z.B. im Windschatten von grossen Spinnern)
- gering: konvektiver Luftstrom in weitem Rumpf
- sehr schlecht: konvektiver Luftstrom in engem Rumpf
   (z.B. im Hotliner-Rumpf ohne jegliche Lüftung)

Daten Exportieren (nur für angemeldete Mitglieder):
Die berechneten Daten können mit Hilfe dieser Funktion in ein beliebiges Programm exportiert werden, welche CSV Dateien (Komma separiert) lesen kann (z.B. Excel).
[hinzufügen >>] fügt die aktuell angezeigten Daten zur Export Datei hinzu.
[.csv herunterladen(x)] Die Export Datei wird runtergeladen. (x) zeigt die Anzahl gespeicherten Antriebe in der Export Datei an.
[<< löschen] löscht alle in der Export Datei befindlichen Daten.

Teilen oder Speichern von Antrieben (nur für angemeldete Mitglieder):
Sie können ein Antrieb teilen oder speichern mit Hilfe des Knopf [Teilen].
eCalc läd die Seite neu mit einem parametrierten Link. Ihre Einstellungen werden damit automatisch übernommen. Sie können nun den gewählten Antrieb erneut berechnen, den Link in den Favoriten speichern oder copieren um mit jemandem ihre auslegung zu teilen.
Mit Hilfe dieses Links werden die Komponenten später automatisch zur erneuten Berechnung abfüllen.

Drucken:
Zum Drucken Iher eCalc Ergebisse empfehlen wir folgende Druck-Einstellungen in ihrem Browser:
FireFox & Safari: Hochformat
Chrome & Explorer: Querformat

 


Interpret the Results 

Quick Check Gauges:
Some parameters are additional shown as gauges for a quick overview of the setup.

  • Load: discharge rate of battery
    - green: range of continuous C-rate
    - yellow: range to peak C-rate
    - red: over limit
  • Hover Flight Time: ranges according experience
  • est. Temperature: estimated maximum temperature
    - green: normal range 0…70°C
    - yellow: critical range 70…90°C
    - red: over limit, risk of overheat
  • Electric Power / Current: maximum values in relation to specified motor limit (max. 15s) either in wattage or amps.
    - green: range below 70% of limitation
    - yellow: critical range up to limitation
    - red: over limit, risk for permanent damage
  • Thrust-Weight Ratio: indication for flight performance (the higher the more agile your copter gets) and (indirectly) throttle for hovering
    - green: 1.8 and more resulting in ~ 60% throttle or lower
    - yellow: 1.2 to 1.8 resulting in 60 to 80% throttle – limited maneuverability
    - red: hovering is not possible
  • Specific Thrust: specific thrust of the propeller is an indication of overall hover efficiency
    - green: 6g/W and more considered as good efficiency
    - yellow: 4…6g/W is poor
    - red: below 4g/W is ineffective

Remark:
The Calculator checks various parameters (e.g. max current, power) and will generate  an adequate message. These are NOT errors but advices where you may run into a problem. Blue remarks are advisory, red critical.
The max. physical RPM are not monitored.
Always respect the limits of the manufacturer!

Battery:

Load: the actual discharge rate in relation to the capacity.
Voltage: Battery-Voltage under expected max. Current.
Rated Voltage: You find on your Pack.
Energy: of the battery.
Total Capacity: of the Battery
Used Capacity: for the flight used capacity according to the selected max. discharge percentage of the battery. This is the base for any flight time related calculations!
min. Flight Time: expected Flight Time based on all-up weight when flying at maximum Throttle (based on max. discharge % of Battery).
mixed Flight Time: Expected Flight Time based on all-up weight  when moving based on max. discharge % of Battery, base is geometric mean value of current difference from hover to max.)
hover Flight Time: Expected Flight Time based on all-up weight  when hovering only (based on max. discharge % of Battery)
Weight: of Battery-Pack

Motor @ Optimal Efficiency:

Current: current for maximum motor efficiency with varying torque (dyno test).
other data same as  below.

Motor  @ Maximum:

These values are based on the choosen headspeed (maximum or constant).
max Current: maximum Amp draw.
Voltage: Voltage at the motor
Revolutions: maximum revolutions.
el. Power: electric input power.
mech. Power: mechanical output ower or shaft power.
est. Temperature: Estimated Temperature of the Motor Case - Temperatures over 80°C and higher might damage your motor. Temperature over 100°C are very critical.
Efficiency: Efficiency at max. Amp. Draw

Wattmeter redaings:

Values for current, voltage and wattage as you will read out with a classic wattmeter or logger device doing a static benchtest. Remeber to use the battery charge state «full» for comparison on full recharged batteries.

Motor @ Hover:

These values are based on the defined/calculated headspeed (see Rotor @ max Pitch). 
Current: estimated current for hovering.
Voltage: motor voltage for hovering.
Disc Load: disc loading of a hovering helicopter is the ratio of its weight to the total main rotor disc area.
el. Power: electric input power.
mech. Power: mechanical output power or shaft power.
Efficiency: motor efficiency at hovering.
Pitch: resulting pitch to hover at max. headspeed (if your defined governor headspeed is below the pitch to hover will increase).

Rotor @ max Pitch:

Static Thrust: down force at max. pitch.
max. Governor: the max. thrust setting at the ESC with 0° Pitch to ensure a constant Headspeed up to maximum pitch / current.
max. Headspeed: Choose a Headspeed below this figure to prevent bogging. higher headspeed will result in rotor bogging at high pitch. 
Tip Speed: speed of the blade tip.
max. forward Speed: Theoretical maximum Speed the Helicopter can reach. This Speed is approximate 25% of the Tip Speed.
specific Thrust: How many Gramm of Thrust will be produced with one Watt of electric Input Power. 

Total Drive:

Weight: weight of all components (with 10% margin).
el. Power: electric input power at battery.
mech. Power: mechanical output power or shaft power.
Efficiency: Total Efficiency.

Motor Characteristics:
The Diagram shows the parameters at max. power with increasing strain (Dyno Test). The estimated Motor Case Temperature will turn red as soon as it goes over 80°C. Higher Motor Case Temperature can result permanent Damage. 

 

Der Umgang mit den Resultaten

Kurzanalyse:
Einige Parameter werden zusätzlich als Messuhr angezeigt um einen schnellen überblick der Berechnung zu erlangen.

  • Entladerate: Entladerate der Batterie
    - grün: Dauer-Entladerate
    - gelb: Bereich bis max. Entladerate
    - rot: ausserhalb der Limite
  • Flugzeit Schweben: Erfahrungswerte
  • Temperatur (ca.): erwartete Maximal-Temperatur
    - grün: normaler Bereich 0…70°C
    - gelb: Kritischer Bereich 70…90°C
    - rot: ausserhalb der Limite, Überhitzungsrisiko
  • el. Leistung / Strom: Maximal-Wert in Relation zur spezifizierten Motorenlimite (max 15s) in Watt oder Ampere.
    - grün: bis 70% der Limite
    - gelb: Kritischer Bereich 70% bis zur Limite
    - rot: ausserhalb der Limite, Risiko für Beschädigungen
  • Schub-Gewicht (-Verhältnis): Indikator für Flugverhalten (je höher desto agiler)
    - grün: 1.8 und höher (Gasstellung < 60%)
    - gelb: Schweben 1.2 bis 1.8 (Gasstellung 60…80%) – Eingeschränkte Wendigkeit
    - rot: Schweben mit 1.2 und tiefer ist kaum möglich
  • Spez. Schub: Der spezifische Schub am Propeller ist ein Indikator für die Schwebe-Effizienz
    - grün: 6g/W und mehr sind gute Werte
    - gelb: 4…6g/W sind bescheidene Werte
    - rot: unter 4g/W sind unbrauchbar

Anmerkung:
Der Calculator überwacht die max. zulässigen Ströme bzw. Leistung der Komponenten und gibt bei entsprechender Überschreitung eine Warnung an sie. Dies sind KEINE Fehlermeldungen, sondern Warnungen, wo allenfalls Probleme zu erwarten sind. Blau Warnungen sind informativ, rote sind kritisch.
Die max. physikalische Drehzahl wird nicht überwacht.
Bitte beachten Sie immer die Herstellerangaben.

Batterie:

Belastung: Aktuell Akkubelastung im Verhältnis zu seiner Kapazität.
Spannung: Spannung am Akku  bei errechneter Volllast.
Nennspannung: gemäss Akkubeschriftung
Energie: Gesamtenergie der Batterie
Gesamtkapazität: der Batterie
genutzte Kapazität: die für den Flug nutzbare Kapazität gemäss der gewählten max. Entladung des Akkus. Alle Flugzeiten basieren auf diser entladenen Kapazität.
Flugzeit Vollast: erwartete Flugzeit mit der gewählten x% Entladung beim Fliegen mit Vollgas basierend auf dem Abfluggewicht.
Flugzeit max. Pitch: erwartete Flugzeit mit der gewählten x% Entladung beim Fliegen mit fortwährender max. Steigung.
Flugzeit Schweben: erwartete Flugzeit mit der gewählten x% Entladung beim Schweben.
Gewicht: des gesamten Akkus

Motor @ Optimaler Wirkungsgrad:

Strom: Strom beim maximalen Wirkungsgrad
(restliche Angaben analog unten)Strom: Strom beim maximalen Wirkungsgrad (Dyno Test mit zunehmender Last).
(restliche Angaben analog unten)

Motor  @ Maximum:

Diese Werte basieren auf der gewählten (maximum/konstant) Kopfdrehzahl.
max Strom: maximal zu erwartender Strom.
Spannung: Spannung am Motor.
Drehzahl: Drehzal des Motors unter Last.
el. Leistung: elektrische Eingangsleistung.
mech. Leistung: mechanische Ausgangsleistung oder Wellenleistung
Temperatur (ca.): geschätzte Gehäusetemperatur. Ab 80°C Gehäusetemperatur läuft der Motor an der Leistungslimite. Temperaturen über 100°C sind kritisch und können zu permanenten Schäden führen.
Wirkungsgrad: Wirkungsgrad des Motors bei max. Belastung

Wattmeter-Messung:

Ausgabe der Strom-, Spammungs- und Leistungswerte, wie sie an einem Wattmeter oder Logger erscheinen bei einer Standmessung. Für eine optimale Vergleichbarkeit mit frisch geladenen Akkus, wählen Sue unbeding den Batterie Ladezustand «voll».

Motor @ Schweben:

Diese Werte basieren auf der definierten/berechneten Kopfderhzahl (vgl. Rotor @ max Pitch).
Strom: erwarteter Strom zum Schweben
Spannung: Spannung am Motor
Rotorbelastung: ist beim schwebenden Helikoper das Verhältnis zwischen seinem Gewicht und der Rotorscheibenfläche.
el. Leistung: elektrische Eingangsleistung.
mech. Leistung: mechanische Ausgangsleistung oder Wellenleistung.
Wirkungsgrad: Wirkungsgrad des Motors beim Schweben.
Pitch: Pitch bei max. Kopfdrehzahl um zu schweben (Falls Sie im Governor-Mode eine tiefere Kopfdrehzahl definiert haben, benötigen Sie einen höheren Pitch zum schweben)

Rotor @ max Pitch:

Statischer Schub: maximal zu erwartender Auftrieb in Kg
max. Governor: max. zu programmierende Gasstellung bei Leerlauf (0° Pitch) um eine konstante Rotorkopf-Drehzahl bis zur maximalen Belastung (max. Pitch) gewährleisten zu können.
max. Rotorkopf: Wählen Sie eine Rotorkopf-Drehzahl unter diesem  Wert, um ein Drehzahleinbruch bei max. Steigung (Pitch) zu verhindern. 
Blattspitze: Geschwindigkeit der Blattspitze
max. Geschwindigkeit: die maximal erreichbare Fluggeschwindigkeit liegt bei ca. 25% der Blattspitzen-Geschwindigkeit.
spezifischer Schub: Wie viel Gramm Auftrieb kann der Rotor pro Watt Eingangsleistung erzeugen. 

Gesamter Antrieb:

Gewicht: Gewicht aller komponenten mit 10% Zuschlag.
P(in): elektrische Eingangsleistung
P(out): mechanische Ausgangsleistung
Wirkungsgrad: Gesamtwirkungsgrad des Antriebs.

Motorenkennlinie:
In der Motorgrafik ist der maximale Betriebspunkt gekennzeichnet bei zunehmender Last (Dyno Test). Die erwartete Motorgehäusetemperatur springt von grün auf rot, sobald 80°C überschritten wird. Eine Gehäusetemperatur von über 80°C kann den Motor permanent schädigen.


Hints & Tips

Running an electric Motor below his optimal efficiency current results in a faster increase of wast power than running it over this point.

Hovering is possible with approx. 150 Watt per Kg Shaft Power.

3D Flying needs  around 800 Watt per Kg.

 

Auslegehilfen

Der Betrieb eines Elektromotors unter seinem optimalen Wirkungsgrad führt zu einer überproportionalen Zunahme der Verlustleistung.

Schweben ist ab ca. 150 Watt pro Kg Wellenleistung möglich.

3D Helikopter benötigen ca. 800 Watt pro Kg.