Elektromotor: Brushed vs. Brushless
6.6.2019
Video: Manuel Wenk
Mitarbeit:
Bürstenelektromotoren oder bürstenlose Elektromotoren? Worin besteht der Unterschied? Und was ist besser für dich geeignet?
Ob gebürstet oder bürstenlos, beide dieser Motorentypen arbeiten über elektromagnetische Induktion. Dennoch gibt es wesentliche Unterschiede zwischen diesen Motoren und ihren Einsatzmöglichkeiten. Typische Anwendungen für Bürstenmotoren sind motorisierte Spielzeuge, Haushalts- oder Peripheriegeräte für deinen PC. Bürstenlose Motoren sind oft in Computerfestplatten, mechanischen Mediaplayern, Lüfter für elektronische Komponenten, kabellosen Elektrowerkzeugen oder Plattenspielern mit Direktantrieb verbaut. Und natürlich sind beide in der RC-Welt anzutreffen.
Brushed Motor
Elektromotoren funktionieren durch die Erzeugung von Magnetfeldern, deren Anziehungskraft und Gegenpol einen zentralen Rotor in Drehung versetzt. In einem Bürstenmotor sind feste Magnete auf beiden Seiten eines rotierenden Elektromagneten angeordnet, wobei einer auf einen positiven Pol und der andere auf einen negativen Pol ausgerichtet ist. Der Elektromagnet besteht aus einer Reihe von Spulen, dem sogenannten Kommutator. Wenn Strom durch diese Spulen geleitet wird, erzeugen sie ein Magnetfeld, das zuerst abgestossen und dann von den Festmagneten wieder angezogen wird. Der Strom wird durch Metallbürsten, die sich mit dem Rotor drehen, auf die Spulen des Kommutators übertragen. So viel zur Theorie eines Bürstenmotors. Doch was sind seine Vor- und Nachteile?
Vorteile von Bürstenmotoren
Bürstenmotoren sind in der Regel kostengünstig und zuverlässig. Zudem können sie mit einer relativ einfachen Steuerung bedient werden oder benötigen überhaupt keine, wenn der Motor mit einer konstanten Drehzahl läuft. Dadurch, dass der Bürstenmotor keine oder nur wenige externe Komponenten besitzt, eignet er sich hervorragend für raue Umgebungen.
Nachteile von Bürstenmotoren
Ein Nachteil ist, dass sie bereits beim Kauf ein Ablaufdatum besitzen. Durch die ständige Reibung der Bürsten nutzen sich diese mit der Zeit ab, bis sie irgendwann nicht mehr ihren Dienst erledigen können. Bei teuren Motoren lassen sich diese zwar austauschen, in den meisten Fällen kannst du ihn jedoch entsorgen. Ebenfalls haben Bürstenmotoren ihre Tücken bei hohen Drehzahlen, da sie in diesem Bereich ihre Kraft nicht mehr ausreichend übertragen können.
Brushless Motor
Wie der Name bereits sagt, besitzt dieser Elektromotor keine Metallbürsten. Bei bürstenlosen Motoren verfügt der Rotor über Festmagnete mit unterschiedlichen Polen. Im umgebenden Gehäuse sind mehrere Spulen verbaut, welche durch den elektrischen Strom ein eigenes Magnetfeld erzeugen. Dieses zieht die Festmagnete des Rotors an und stösst ihn wieder ab. Dadurch setzt sich der Rotor in eine drehende Bewegung. Damit ein solcher Motor funktionieren kann, müssen die Spulen des Kommutators mit den Festmagneten synchronisiert werden, damit sich die Magnetfelder ständig gegenüberstehen. Dies erfordert eine elektronische Steuerung oder einen Mikroprozessor, der die Stromzufuhr zu jeder elektromagnetischen Spule koordiniert. Klingt jetzt schon kompliziert, obwohl das nur eine grobe Erklärung ist. Nun aber zu den Eigenschaften eines bürstenlosen Motors.
Vorteile von bürstenlosen Motoren
Einer der grössten Vorteile ist, dass sie keine physikalische Verbindung zwischen Rotor und Kommutator besitzen, wie dies bei gebürsteten Motoren der Fall ist. Somit benötigen sie weniger oder gar keine Wartung, haben einen geringeren Verschleiss und können mit höheren Geschwindigkeiten betrieben werden. Darüber hinaus sind diese Art von Elektromotoren in der Lage, ihre verschiedenen Drehzahlen besser halten zu können. Und last but not least sind sie leiser im Betrieb. Je nach Anwendung kann dieser Vorteil der ausschlaggebende Pluspunkt sein.
Nachteile von bürstenlosen Motoren
Leider ist nichts auf der Welt perfekt. Auch bürstenlose Motoren haben ihre negativen Seiten. Ein grosser Nachteil gegenüber gebürsteten Motoren sind ihre hohen Herstellungskosten. Dazu kommt ihre komplexe Steuerung, ohne die der Motor keinen wank macht. Solche Steuerungen können zum Teil fast gleich viel kosten, wie der von ihr geregelte Elektromotor. Ein Schnäppchen suchst du hier vergebens.
Fazit
Insgesamt ist für Anfänger ein Bürstenmotor die optimale Wahl. Er ist geeigneter für Einsteiger, da das RC-Auto viel weniger Wartung benötigt als ein bürstenloser Motor (obwohl, der Motor selbst nicht so viel Wartung benötigt, eher die Steuerung). Mit einem gebürsteten Motor kannst du immer noch hohe Geschwindigkeiten erreichen, also ist das schon mal kein Grund zur Sorge. Für erfahrene RC’ler ist ein bürstenloser Motor in der Regel ein Zeichen für bessere Qualität, sowie das bessere Fahrerlebnis durch die höheren Drehzahlen. Brushless kann also die bessere Wahl für die fortgeschrittenen Rennfahrer unter euch sein.
