Elektromotoren haben in den letzten Jahren Verbrennermotoren immer mehr zurückgedrängt. Motoren die im Modellbau eingesetzt werden sind in der Regel Gleichstrommotoren (DC Motoren). Diese kann man unterteilen in:

  • Bürstenmotoren
  • Bürstenlose Motoren (Brushless Motoren)

Bürstenlosen DC Motoren verfügen über einen weiten Drehzahlregelbereich und eine hohe Drehzahlstabilität. Sie sind kompakt, leistungsstark und energiesparend und geben dem Modell die richtige Power. Bis auf die Lager sind sie quasi wartungsfrei.

Funktionsweise:

Der Ausgangsstrom ist wie beim Bürstenmotor Gleichstrom. In der Mitte des Motors befindet sich der Rotor. Es handelt es sich hierbei um einen (starken) Permanentmagneten, der kraftschlüssig mit der Motorwelle verbunden ist. Im Gehäuse des Brushless befinden sich die Wicklungen (Elektromagneten) die fest montiert sind. Als Permanentmagneten kommen häufig Neodym-Magnete zum Einsatz.

DSC 14001 300x210 Wie funktioniert ein Brushless Motor?

Brushless Motor von oben (hier Außenläufer)

Damit sich der Motor dreht, muss Strom auf den Rotor gelenkt werden. Im Bürstenmotor geschieht dies mit den Bürsten über den Kollektor. Beides fehlt beim Brushless Motor.

Damit eine Umdrehung im Motor stattfinden kann, muß ein dreiphasen-Wechselstromfeld erzeugt werden.Das bedeutet, dass der Brushless Motor eigentlich wie ein Drehstrommotor funktioniert, wobei das dreiphasen-Wechselstromfeld künstlich erzeugt wird.

Dazu wird auch eine Steuerelektronik benötigt, die im Gehäuse untergebracht ist. Aus diesem Grund hat ein Brushless Motor auch drei Anschlußkabel (analog zu den drei Kollektorsegmenten eines Bürstenmotors). Diese Elektronik ist im Motorsteller untergebracht, der mit dem Motor über drei Kabel verbunden ist.

Der Motorsteller (englisch ESC, electronic speed control) ist unverzichtbares Element des Antriebs und hat die Aufgabe, den Motor mit Spannung zu versorgen und seine Leistung zu regeln. Obwohl Motor und Regler unabhängig von einander gekauft werden können bilden beide eine Einheit und müssen aufeinander abgestimmt sein.

Prinzipiell kann ein Regler den Motor auf zwei Arten ansteuern:

1. “Sensorlose” Motorsteuerung:


In zwei der drei Anschlußkabel fließt Strom, über die dritte fließt vom Regler aus kein gesteuerter Strom zum Motor. Hier fließen die Induktionsströme die der Motor durch seine Drehbewegung erzeugt (ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo) zurück. Über die Stärke und Verlauf dieses Induktionsstromes kann ein kompliziertes Programm des Reglers die Position, Drehrichtung und Drehzahl des Rotors in Bezug auf die Spulen im Gehäuse ermitteln. Daraus wird die passende Frequenz für den Drehstrom erzeugt.

 

2. Motorsteuerung mittels Sensoren:


Hier liefern kleine Sensoren im Inneren des Motors dem Regler alle nötigen Daten, um Position, Drehzahl und Drehrichtung des Rotors exakt zu ermitteln. Normalerweise werden fünf Sensoren verwendet, sodass der Regler viel mehr Informationen über den Rotor erhält als über den Induktionsstrom einer einzigen Phase. Für den Regler stellt die Ermittlung über Sensoren die geringere Anforderung dar und bringt zusätzlich exaktere Ergebnisse.

Bauarten von Brushless Motoren:

Man unterscheidet:

  • Außenläufer (outrunner) – hier ist der Rotor außen
  • Innenläufer – hier ist der Rotor innen

Beim Außenläufer dreht sich das Gehäuse (Glocke) des Motors welches an der Achse  befestigt ist um die Wicklungen auf dem geslotteten Eisenkern (Stator) im Inneren. Auf der Motorglocke sind auch die Permanentmagneten befestigt. Der Stator ist auf einem Statorträger befestigt, der auch dazu benutzt wird den Motor im Modell zu befestigen. Durch den größeren Abstand zwischen Wellenmittelpunkt und Nedymmagneten kommt es zu einem größeren Drehmoment als beim Innenläufer.

bl motor offen 300x210 Wie funktioniert ein Brushless Motor?

Innenleben eines Außenläufers (Outrunner)

Im größeren Drehmoment liegt auch der Vorteil des Außenläufers. Sie können dadurch z.B. für größere Luftschrauben ohne Getriebe eingesetzt werden. Außenläufer sind  einfach und preiswert herzustellen und stellen so etwas wie die Standardmotoren dar.

DSC 1449 300x210 Wie funktioniert ein Brushless Motor?

Wicklungen eines Innenläufers – daneben befindet sich der ausgebaute Rotor

Beim Innenläufer befindet sich der Permanentmagnet auf der Achse und die Wicklungen liegen außen im Motorgehäuse. Innenläufer sind in der Regel schmäler als Außenläufer, haben eine höhere Drehzahl aber ein geringeres Drehmoment als Außenläufer.Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo ein besonders hohes Leistungsniveau bzw. Agilität erforderlich ist.

Durch ihre schmale Bauweise werden sie häufig mit angeflachten Planetengetrieben in Seglern verwenden. Weiteres werden Innenläufer häufig bei Impeller, Speedmodellen mit kleinen schnell drehenden Propellern oder als Getriebeantriebe für große Luftschrauben.

Konstruktionsbedingt verfügt der Innenläufer über den besseren Wirkungsgrad, arbeitet jedoch bei Drehzahlen, die ohne Untersetzungsgetriebe in der Praxis kaum verwendbar sind. Man sieht also, dass für die Auswahl des richtigen Motortyps das Antriebskonzept des Modells entscheidend ist.

Häufige Herstellerangaben:

Größe des Motors:

  • Länge
  • Gewicht
  • Durchmesser
  • Wellendurchmesser
  • Befestigung (Schraubendurchmesser)

Leistung:

  • Umin-1/V
  • Nennspannung
  • Sensor ja/nein
  • Leerlaufdrehzahl
  • Eingangsspannung

 

Quellen und Links:

Roland Büchi, Brushless-Motoren und – Regler, VTH Verlag 2011

Brushlessmotoren im Shop:

4 thoughts on “Wie funktioniert ein Brushless Motor?

  1. Pingback

  2. mich würde interresieren ob man so einen motor in einer frässpindel verwenden kann
    habe bedenken wegen der nötigen dauerlaufzeit manchmal bis zu 2 stunden es handelt sich dabei um eine mini cnc fräsmaschiene fräser durchmesser maximal 3 mm eher 1-2 mm

Add Comment Register



Hinterlasse eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Current ye@r *

Info

Vom Einsteiger bis zum Experten - vom Schnäppchen bis zu Neuheiten von Top-Marken – vom kleinen Parkflyer bis zu Großmodellen – wir haben alles was das Herz des Modellbauers begehrt.

Über unseren Partfinder finden Sie die richtigen Ersatzteile für Modellautos und Hubschrauber. Klicken Sie einfach auf das gewünschte Teil in der Explosionszeichnung und bestellen Sie es in unserem Online Shop.

Wir beraten Sie gerne über unsere kompetente Hotline oder direkt in unserem Geschäft in Deutschlandsberg und wünschen Ihnen viel Freude beim Stöbern!

Kontakt

Modellsport Schweighofer
Wirtschaftspark 9
8530 Deutschlandsberg
Austria

Infohotline: +43 3462 2541-100
E-Mail: info@der-schweighofer.com
Web: www.der-schweighofer.com