Motoren

Autor: Beatbuzzer

Bürstenmotoren:

>>Der Bürstenmotor ist der solide, günstige Standardmotor. Allerdings stellt er nicht das technisch machbare dar...

• Eigenschaften:

Alle Motoren, in welche man direkt Gleichstrom i.d.R. über zwei Kabel einspeist, sind sogenannte Büstenmotoren. Bei ihnen sind die Dauermagnete fest im Gehäuse montiert und der Strom wird über Kohlebürsten und den Kommutator (Kollektor) auf den Rotor übertragen. Dort sitzen die Wicklungen, welche das elektromagnetische Feld erzeugen.

Die Motoren unterliegen einem gewissen Verschleiß an den Kohlebürsten, welche irgendwann sofern möglich gewechselt werden müssen. Ansonsten zeichnen sie sich durch ihre einfache Ansteuerung mit Gleichstrom (PWM) und ihren sauberen Lauf mit vollem Drehmoment direkt aus dem Stand aus. Der Wirkungsgrad ist fest vom Motor vorgegeben und nicht ausschlaggebend durch die Ansteuerung veränderbar.

bürstenlose Motoren:

>>der büstenlose Motor ist leichter, leistungsstärker und effizienter. Allerdings auch komplexer...

• Eigenschaften:

Die bürstenlosen (brushless) Motoren, auch BLDC abgekürzt, sind überwiegend 3-phasige Motoren. Sie haben also drei Wicklungspakete, welche entweder im Dreieck oder im Stern verschaltet sind und auf drei Anschlusskabeln enden. Der Rotor besitzt die Dauermagnete, welches i.d.R. Neodymmagnete sind. Diese Bauart läuft in der Gruppe der Synchronmotoren, da die Rotordrehzahl gleich (synchron) zur Drehzahl des Magnetfeldes ist.

• Ansteuerung:

Die Ansteuerung ist um einiges komplexer, als die des Bürstenmotors. Es muss nämlich ein 3-phasiger Drehstrom erzeugt werden, welcher im Motor ein Drehfeld erzeugt und die Magnete des Rotors mitnimmt. Weiterhin muss dieses Drehfeld immer zur Motordrehzahl passen, damit mit der Motor nicht aus dem Tritt fällt. Das würde zu Rucken oder spontanem Blockieren führen.

-ohne Hallsensoren:

Der Motorregler steuert immer nur zwei Phasen gleichzeitig an und misst an der dritten die induzierte Spannung. Hierüber kann zusammen mit dem eingestellten Timing die Rotorposition errechnet werden. Das ist relativ aufwändig und führt im Stand und bei sehr niedrigen Drehzahlen zu Problemen, da die induzierte Spannung an der freien Phase sehr gering ist. Ein stotternder Motor bzw. ein sehr niedriges Drehmoment sind die Folge.

-mit Hallsensoren:

Hier sieht die Sache deutlich besser aus. Die Position des Rotors wird über Hallsensoren erfasst. Diese messen die Stärke der Magnetfelder der Dauermagneten im Rotor. Das funktioniert gerade im Stand und bei sehr geringen Drehzahlen bedeutend besser. Weiterhin können theoretisch alle drei Phasen gleichzeitig angesteuert werden, was ein höheres Drehmoment ermöglicht.