Brushless Motor

Werbung

Der Brushless-Motor, auch kurz BL-Motor genannt, ist wie der Name schon sagt, ein Elektromotor ohne Bürsten, den ein hoher Wirkungsgrad (Leistung) und geringer Verschleiß auszeichnet. Dafür ist der Brushless-Motor technisch aufwendiger und somit auch teurer.

Deshalb sind im RC Modellbau Brushless-Motoren erst in schnellen und / oder leistungsstarken ferngesteuerten Autos für Fortgeschrittene und Profis ab ca. 300 Euro, wie dem Traxxas E-Revo VXL zu finden. Was für RC Autos gilt, trifft ebenso auf Boote zu. Bei ferngesteuerten Helis und Flugzeugen werden Brushlessmotoren dagegen gerne aufgrund des geringen Gewichts verbaut.

Allerdings können leistungsstarke Brushless-Motoren ihre Leistung auch nur mit Akkus entfalten, die auch genug Strom liefern können. Dies sind in der Regel die ebenfalls teureren 2s oder 3s LiPo Akkus.

Vorteile
Brushless-Motoren haben einen höheren Wirkungsgrad (Leistung) als Bürsten-Elektromotoren und werden dadurch auch nicht so heiß. Somit verschleißen Brushless-Motoren nicht so schnell und haben eine hohe Lebensdauer.

Brushless-Motoren sind im Gegensatz zu Bürsten-Elektromotoren mit gleicher Leistung leichter. Da beim Brushless-Motor nur der leichtere Rotor mit Permanentmagnet dreht, ist der Rotor auch leichter und läuft ruhiger (geringe Unwucht als beim schwereren Anker des Bürsten-Elektromotors).

Dies ermöglicht erst höhere Drehzahlen mit vibrationsarmer Laufruhe. So ist auch zum Beispiel ein ferngesteuertes Auto mit Brushless Motor schneller als eines mit herkömmlichen Bürsten Motor.

Nachteile
Durch die aufwendigere Bauweise mit der notwendigen Steuerelektronik sind Brushless-Motoren um einiges teuerer gegenüber Bürsten-Elektromotoren. Günstige Brushless-Motoren für Einsteiger gibt es ab ca. 35 Euro zu kaufen.

Es empfiehlt sich die besseren und zerlegbaren Tuning-Elektromotoren für ca. 50 – 70 Euro zu kaufen. Oder wer etwas mehr Geld hat und sehr schnell unterwegs sein möchte, kann Profi-Brushless-Motoren für ca. 100 – 150 Euro kaufen.

Betriebszeit (Fahrzeit) bei ferngesteuerten Autos
Die Fahrzeit bei Brushless-Motoren ist durch den höheren Wirkungsgrad länger als bei einem gleichwertigen Bürsten-Elektromotor. Allerdings haben viele Brushless-Motoren weit mehr Leistung und sind stärker und schneller, so dass sich wieder rum die Fahrzeit verkürzt.

Zudem variiert die Fahrzeit stark durch den Stromverbrauch und Wirkungsgrad des jeweiligen Motors, die Leistung des einsetzen Akkus, des Chassis des ferngesteuerten Autos und natürlich der Fahrweise.

Die unten angegebenen Fahrzeiten beziehen sich auf einen Akku mit 7,2 V und 3000 mAh. Dies sind nur grobe Richtwerte!

Bei einem Einsteiger-Brushless-Motor mit 17,5 Turns mit einer Leerlaufdrehzahl von 16000 U/min (ist bei vielen fahrfertigen RC Autos (RTR) im Lieferumfang enthalten) beträgt die Fahrzeit ca. 25 – 30 min.

Bei einem Tuning-Brushless-Motor mit Turns 13,5 mit einer Leerlaufdrehzahl von 22000 U/min beträgt die Fahrzeit ca. 10 – 15 min.

Bei einem Hochleistungs-Brushless-Motor mit 6,5 Turns mit einer Leerlaufdrehzahl von 42000 U/min beträgt die Fahrzeit nur ca. 5 – 7 min.

Wissenswertes
Brushless-Motoren zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad von ca. 80% bis 98% aus.

kV Angabe: Bei Brushless Motoren kommt es bei dieser Angabe immer wieder zu Verwechslungen, kV bedeutet nicht Kilovolt oder ähnliches!

Bei Brushless-Motoren werden die Drehzahlen meist ohne Last, in Bezug auf ein Volt mit der englischen Abkürzung kV angegeben. So kann durch die kV-Angabe leicht die (Leerlauf-)Drehzahl errechnet werden, die ein Motor mit einem bestimmten Akku erreicht.

Zum Beispiel erreicht ein 3500 kV Brushless-Motor mit einem 11,1 V 3s LiPo Akku, eine (Leerlauf-)Drehzahl von 38850 U/Min. Rechnung: 3500 kV x 11,1 V = 38850 U/min

Turns: Die Turns geben dem Brushless-Elektromotor die Leistungscharakteristik.

Hat ein Brushless-Elektromotor MEHR Turns (Wicklungen), ist das Drehmoment HÖHER, dagegen ist die Drehzahl und der Stromverbrauch (mA) GERINGER. Auch wird der Fahrtenregler durch den niedrigeren Stromverbrauch (mA) weniger beansprucht.

Hat ein Brushless-Elektromotor WENIGER Turns (Wicklungen), ist das Drehmoment GERINGER, dagegen ist die Drehzahl und der Stromverbrauch (mA) HÖHER. Auch wird der Fahrtenregler durch den höheren Stromverbrauch (mA) stärker beansprucht.

Also ist bei einem Brushless-Elektromotor mit 11 x 2 Turns, ein doppelter Draht 11-mal um den Anker gewickelt worden. Und bei einem Brushless-Elektromotor mit 11 x 4 Turns ist ein vierfacher Draht 11-mal um den Anker gewickelt worden.

Höchstdrehzahl-Angaben-Falle: Lasst euch nicht von hohen Drehzahlen der Brushless-Elektromotoren blenden! Nicht immer ist der Motor mit der höchsten Drehzahl auch der Schnellste!

Denn wenn das nötige Drehmoment fehlt, erreicht der Motor unter Last, also zum Beispiel eingebaut in einem ferngesteuerten Auto, nicht die volle Drehzahl. Außerdem wird der Motor sehr heiß werden und kann überhitzen oder sogar durchbrennen. Wenn man zudem die Höchstdrehzahl unter Last erreichen möchte, muss ein kleineres Ritzel (Übersetzung) gewählt werden, also ist man wiederum langsamer.

Damit Brushless-Elektromotoren mit 9,5 und weniger Turns, gut beschleunigen (fehlendes Drehmoment) und nicht überhitzen oder gar durchbrennen, müssen kurze Übersetzungen gewählt werden.

Damit Brushlessmotoren auch gut ihre Leistung entfalten können, werden leistungsstarke Akkus, wie 2s oder 3s LiPo-Akkus benötigt.

Brushless-Motoren sind Drehstrom-Synchronmotoren, deren Dreiphasen-Wechselstromfeld mit einer Steuerelektronik aus dem Gleichstrom des Akkus erzeugt wird.

Die Aufgabe der Bürsten übernimmt beim Brushless-Motor eine Steuerelektronik.

Es gibt mehrere Arten von Brushless-Motoren, sensorgesteuerte und sensorlose Innenläufer und Außenläufer. Innenläufer haben einen höheren Wirkungsgrad als Außenläufer und werden meist mit angeflanschtem Untersetzungsgetriebe in ferngesteuerten Autos eingesetzt. Wegen dem höheren Drehmoment von Außenläufern, werden diese meist direkt an Luftschrauben von Helis und Flugzeugen angeschlossen.

Werbung

Hier klicken

Werbung

Hier beim Conrad-Newsletter anmelden und den Versandkostenfrei Gutschein sichern. So könnt ihr ab 20,00 Euro Warenwert ferngesteuerte Autos günstig kaufen und durch kostenlosen Versand sparen!

Werbung

Bau- und Funktionsweise

Auch beim Brushless-Motor wird die Drehung des Rotors durch zwei Magnetfelder erreicht und ein Regler ersetzt die Kohlebürsten eines Bürsten-Elektromotors der so die Magnetfelder steuert.

Brushless-Motoren sind Drehstrom-Synchronmotoren bei denen die Wicklungen in drei Magnetfelder nacheinander in Gleichspannung gelegt werden. Zur Versorgung des Motors sind drei Außenleiter notwendig über die rotierend Phasen (Strom) geschalten werden.

Werden zwei von drei um 120 Grad versetzte Wicklungen unter Strom gesetzt, entsteht ein Magnetfeld, das den Rotor mit Permanentmagneten mitnimmt und in Drehung versetzt.

Da die Wicklungen sinusförmig und zeitlich gesteuert um 120 Grad versetzt, unter Strom gesetzt werden, entsteht das „rotierende“ magnetische Drehfeld und der Rotor dreht sich weiter.

Innenläufer

Beim Innenläufer-Brushless-Motor liegen die Wicklungen innen am Motorengehäuse (Stator). Am Rotor sind Permanentmagnete angebracht und drehen sich im Wechselfeld der unter Strom gesetzten magnetischen Wicklungen.

Außenläufer

Beim Außenläufer-Brushless-Motor sind Permanentmagnete an der sich drehenden Motorglocke angebracht. Die Motorglocke dient als Rotor und dreht sich um die Wicklungen im Inneren, die auf dem Eisenkern (Stator) angebracht sind. Der Stator sitzt auf dem Statorträger, an dem beim Einbau der Brushless-Motor befestigt wird.

Weil sich bei diesem Brushless-Motor ein großer Teil der äußeren Oberfläche des Motors dreht, benötigt dieser Motor einen seitlichen Spalt beim Einbau oder wird gleich komplett außen montiert.

Sensorlose Brushless-Motoren

Bei sensorlosen Brushless-Motoren erfolgt die Feststellung der Position des Rotors über die in den Spulen des Stators ausgelöste Gegenspannung bei Induktion, welche von der elektronischen Steuerschaltung ausgewertet wird.

Da zum Auswerten der Gegenspannung eine Mindestdrehzahl erforderlich ist, laufen sensorlose Brushless-Motoren bis zum Erreichen der Mindestdrehzahl blind. Durch dieses blinde schalten bis zur Mindestdrehzahl, ruckelt ein sensorloser Brushless-Motor anfangs und pfeift.

Durch diese günstige Techniklösung, werden deshalb überwiegend sensorlose Brushless-Motoren im RC Modellbau eingesetzt.

Sensorgesteuerte Brushless-Motoren

Die Vorgänger der sensorlosen Brushless-Motoren sind die älteren sensorgesteuerten Brushless-Motoren, diese Steuerungstechnik hat aber auch durchaus ihre Vorzüge. Denn so kann bei geringer Drehzahl sehr genau gesteuert werden.

Bei sensorgesteuerten Brushless-Motoren wird zum Beispiel mittels Hall-Sensoren oder hochleistungsfähigen Optiksensoren, die Position des Rotors festgestellt. Am zusätzlichen Kabel, welches die Rotorposition zum Regel übermittelt, kann ein sensorgesteuerte Brushless-Motoren leicht erkannt werden.

Zudem sind die Sensoren und deren Steuerung ein weiteres Bauteil, das störanfällig sein kann und natürlich auch höhere Kosten bei der Produktion und Kauf verursacht.

Allerdings bietet die Bauweise der sensorgesteuerten Brushless-Motoren den Vorteil, dass sofort das volle Drehmoment zur Verfügung steht.

RC Auto Tests:

Ferngesteuerte Autos im TEST mit VIDEOS

Ferngesteuerte Autos in TESTS mit VIDEOSIn den ferngesteuerten Auto Tests mit Videos werden die RC Modellbau Autos bis an deren Leistungsgrenze gequält, äh getestet.

So könnt ihr sehen ob die RC Fahrzeuge halten, was die Hersteller versprechen und wo die Vorteile und Nachteile der RC Modelle liegen. …

ferngesteuerte Auto TESTS lesen und VIDEOS ansehen

Werbung

www.conrad.de

Werbung