Für extrem hohe Leistung bei sehr geringem Gewicht sind daher die Bürstenlosen Motoren ideal.
Aber auch das andere Extrem beherrscht diese Technologie. Aufgrund des fehlenden Reibungswiederstandes der Bürsten ist der Leerlaufstrom wesentlich geringer, und der Wirkungsgrad u.a. hierdurch höher.
Erfreulich ist ebenfalls, das die Lebensdauer des Motor praktisch nur noch durch die Lager begrenzt wird!
Selbsverständlich braucht auch ein solcher Motor eine Kommutierung, um in Drehung zu geraten.
Der zur Zeit leichteste, bürstenlose Regler ist der JETI 06-3P. Er wiegt „nur“ 9g. Für unsere Slowflyer ein hartes Brot. Dennoch geht die Rechnung auf, da wie ja den Motor kleiner dimensionieren könne und somit die gesamte Antriebseinheit auf ein identisches Gewicht bei höherer Leistung und höherem Wirkungsgrad kommt.
Eine (elektronische) Kommutierung wird durch eine zeitlich richtige Taktung also ein "ein und ausschalten" einer 3 phasigen Halbbrücke erreicht, welche immer aus 6 Transistoren besteht.
In der Praxis werden oftmals ein vielfaches von 6 Transistoren parallelgeschaltet, um noch bessere elektrische Werte zu erreichen.
Um nun die richtige Kommutierung zu ermöglichen, gibts nur einen Weg. Die Elektronik muss erfahren, in welcher Position sich der Rotor (Magneten) gerade befindet. Dies ist keine ganz einfache aber zu bewältigende Aufgabe.
Da jeder bürstenlose Motor immer 3 Anschlüsse für die drei Phasen hat (grundsätzlich 3 Wicklungen egal ob Stern oder Dreieck) ist eines auch ganz sicher und wichtig; Es dürfen immer nur 2 der 3 Anschlüsse "unter Strom" stehen, dafür sorgt eine elektronische Logik. Wenn dies aber so ist, kann man einen Trick nutzen, um die Rotorposition sicher und 100% genau zu lokalisieren, und zwar völlig unabhängig von der Belastung des Motors.
Eine Back EMF Sampler Schaltung im Regler misst die an der nicht unter Strom stehenden Wicklung anstehende Spannung und hat nur eine Aufgabe, nämlich der übrigen Steuerelektronik mitzuteilen, wann diese Spannung ihren Nulldurchgang hat.
Mit Hilfe dieser Information kann die Steuerelektronik zum passenden Zeitpunkt zwei andere Phasen unter Strom setzen.
So entsteht dann die Motion, also die Drehbewegung. Die ganze "MIMIK" zur Ermittlung der Rotorposition wird auch als Commutation State Machine oder auch als Motion Control Machine bezeichnet.
Es gibt heute fertig programmierte Industrie Chips, in denen alles drin ist, der sogar von namhaften Herstellern verwendet wird/wurde. Man braucht dann nur noch ein klein wenig (wirklich nur wenig) zusätzliche Teile, um einen kompletten Regler zu erhalten.
In der Praxis funktioniert diese (sensorlose) Regler-Technik deutlich besser, also sicherer und mit besserem Wirkungsgrad, als eine mechanische Kommutierung von einem Bürstenmotor, und sogar besser als eine elektronische Kommutierung von einem zwar Bürstenlosen Motor, aber eben einen mit Sensoren (wenn diese zur Auswertung herangezogen werden).
Daher kann man Grundsätzlich auch bei Bürstenlosen Sensormotoren einen Leistungszuwachs feststellen, wenn diese mit modernen Sensorlosen Reglern betrieben werden. Gleichzeitig ist oft sogar die Motorerwärmung geringer, weil die Kommutierung, also das zeitliche Timing des Umschaltens der Wicklungen für jeden Betriebspunkt (Halblast...Vollast...), optimal berechnet wird.
Die Sensorleitung darf man dann ruhig abschneiden, die wird nicht mehr gebraucht, da sie vergleichsweise ungenaue Informationen liefert, oder bei Ausfall der Sensoreinheit im Motor aufgrund der dann falschen Timinginformation sogar den Motor (mit Hilfe des Reglers) zerstören kann. Dies ist bei Sensorlosen Reglern unmöglich.
Schon lange von der Bürstenlosen Technologie begeistert machte ich mich also auf die suche nach brauchbaren BL-Motoren für die Slowflyer. Den leichten JETI 06-Regler gab es zu diesem Zeitpunkt noch lange nicht, von käuflichen Motoren ganz zu schweigen. Auf irgendeiner Messe oder Modellbauausstellung stieß ich dann am Stand der Firma „LEMO-Solar“ auf einen Bürstelosen Faulhaber 1935L.
Später stellte sich natürlich heraus, dass die eingebaute Kommutierungselektronik mit der 3 kHz-Taktung der Slowflyregler überhaupt nicht klar kommt. Lediglich bei Vollgas, wo die Regler komplett durchschalten, schnurrte der Motor los.
Hierbei handelt es sich um einen Glockenanker mit dreiphasiger Wicklung und einem zweipoligen, innenlaufendem Permanentmagneten. Die sensorlose Kommutierungselektronik ist bei diesem Motor bereits integriert.
Im Bruschlessrausch malte ich mir den ersehnten Glockenanker mit praktisch unbegrenzter Lebensdauer bei extrem hohem Wirkungsgrad aus. Da es sich hier um einen Restposten handelte und der Listenpreis dieses absoluten Edeltreiblings unbezahlbar ist, kaufte ich im Anflug geistiger Umnachtung gleich mehrere dieser Motoren zum „Schnäppchenpreis“.
Da es zu diesem Zeitpunkt noch keine mini BL-Regler käuflich zu erwerben gab, wurde die Anschaffung dieser Motoren als Fehlinvestition gewertet und das Projekt bis auf weiteres auf Eis gelegt. Jahre Später erinnerte ich mich dann wieder an diesen Motor und kam auf die Idee diesen Antrieb mit dem Jeti-06 zu betreiben.
Problemlos kann hier die Alukappe auf der Rückseite des Motors entfernt werden und die Kommutierungselektornik abgelötet werden. An die drei abgelöteten Drahtenden können wir nun einfach Stecker anlöten und den Sensorlosen Brushlessregler anklemmen. Schon haben wir einen fantastischen, bürstenlosen Motor zum Restpostenpreis von 15,-DM!
Leider ist das Drehmoment nicht besonders hoch, zumal es sich um einen Innenläufer handelt. Wir müssen uns also die Kraft aus der Drehzahl holen und ein Getriebe verwenden. Diesmal ist das Glück aber auf unserer Seite.
Die Glockenwicklung ist tatsächlich mit einem mitrotierenden Eisenrückschuss in Form einer Jochglocke umschlossen.
Wir haben also auch bei extrem hohen Drehzahlen praktisch keine Eisenverluste und einen sehr hohen Wirkungsgrad.
Dieser Motor entpuppte sich somit doch noch als sehr brauchbar und kann in Slowflyern mit einem Getriebe bei 10x50mAh oder 10x110mAh Zellen verwendet werden.
Nachteilig ist leider das hohe Gewicht von 30g und die hohe, trägheitserzeugende, rotierende Masse.
Trotzdem wurde dieser Motor im „Next Generation“ bei 10x50mAh Zellen mit einem Getriebe von 10:1 eingesetzt. Wer Lust am Experimentieren hat, kann diesen Motor schnelle zusammenbastelten. Sehr guten Wirkungsgrad wird man hier aber nicht erwarten dürfen, zumal hier noch ein weitere Verluste bringendes Getriebe verwendet werden muss. Wer eine Drehbank hat, kann die original Rückschlussglocke des 1935 auf eine Wandstärke von ungefähr 0,5mm abdrehen und wieder montieren. Ich schätze das Gewicht dann auf ca. 17g hier ist sicher noch reichlich Potential zum Experimentieren vorhanden.
Grund für das hohe Gewicht ist die sehr massive Rückschlussglocke und das solide Gehäuse. Wild entschlossen wurde also ein Faulhaber 1935 total zerlegt. Lediglich der innenlaufende Magnet und die Lagerschilde inklusive Kugellager wurde wiederverwendet. Die Glockenwicklung dient gleichzeitig als „Gehäuse“ des Motors. Die massive Stahlwelle wurde durch eine 3mm Messinghohlwelle ersetzt. Resultat der Mühe ist ein 11g leichter innenlaufender Brushlessmotor ohne magnetischen Rückschluss.
Eigentlich die totale Sch.... er zieht alles was metallisch ist wie wild an und entwickelt trotzdem keine umwerfende Leistung ....
Wer extrem hohe Leistung bei gutem Wirkungsgrad haben möchte und keine Möglichkeit zum Eigenbau hat, findet sein Glück bei der Firma Hacker.
Der „Hacker B20-S“ ist der derzeit kleinste, bürstenlose Hochleistungsmotor welcher käuflich zu erwerben ist
Mit einem Gewicht von 40g ist er ideal für extremen Indoorkunstflug geeignet. Dieser Motor ist kein Industrierestposten und kein zweckentfremdeter Kompromiss, sonder extra für unsere Zwecke entwickelt. Die Qualität des Motors ist unschlagbar, die Materialien vom Edelsten was ich bisher gesehen habe! Hinzu kommt, das die Motoren von der Firma Hacker, nach ausführlicher Beratung, individuell für den vom Kunden gewünschten Zweck bewickelt werden. Ich habe im Gespräch dann mal von meine kühnsten Träumen und Wünschen berichtet. Es sollte ein Motor für die Pitts werden, welcher bei 6 Zellen eine 9x6“ Luftschraube drehen kann und dabei noch mit gut 15A klar kommt. .Sicher, die 15A kommen nur sehr kurzeitig aus den N-270AA Zellen heraus, die Spannung ist dann auch alles andere als 7,2V – aber das sind nun mal meine Träume gewesen.
Ach so, ich will natürlich nur selten Vollgas geben und brauche daher auch einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich um lange fliegen zu könne. Als ich dann „ausgeträumt“ hatte, erwartete ich am anderem Ende der Telefonleitung eigentlich Gelächter, ein Auflegen, oder einen Spruch wie etwa: „Sowas gibt es nicht“ oder: „Träum weiter“.
Stattdessen kam ein: „Kein Problem“ und ein Vorschlag für die beste Anpassung.
Da es sich bei den Hackermotoren ebenfalls um Innenläufer handelt kommt man leider nicht um ein Getriebe herum.
Das Gesamtgewicht des Antriebs steigt daher durch das zusätzliche Getriebe auf gut 50g.
Zwei Wochen später hatte ich dann den für mich angefertigten Spezialmotor mit 26 Windungen in der Hand.
Auffallend ist das fast unhörbare Planetengetriebe und die hohe Laufruhe des Motors.
Einsetzbar ist dieser Antrieb in Indoor- und Parkflyern bis 400g Gewicht, in der „Pitts“ und im „Wallbanger“ macht er richtig Power.Der einzige „Dorn im Auge“ ist bei diesem Motor der berechtigte aber dennoch hohe Preis. Der B20-S kostet mit Getriebe satte 278,-DM. Selbstverständlich dreht sich auch dieser Motor nicht ohne BL-Regler. Alles in allem sind dann knapp 400,-DM nur für den Antrieb fällig.
Das Problem ist nun, das der Arbeitsplatz eines Motors normalerweise an der Spitze des Flugzeugs ist und normalerweise nicht nur Decke und Boden einer Turnhalle aus massivem Material sind, sonder auch die Wände. Folglich ist der Motor bzw. das Getriebe meist das erste, das die freiwerdende Aufprallenergie nach einem Steuerfehler schlucken muss. Leider fliegt man daher mit diesem Edelantrieb immer etwas „gemäßigter“ und verkneift sich das eine oder andere riskante Manöver aus Rücksicht auf das Portemonnaie.
