Die maximale Betriebsspannung bei bürstenlosen Motoren

Eine Frage die immer wieder an mich gestellt wird: Was bestimmt die maximale Betriebsspannung eines bürstenlosen Motors?

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Antwort: Es ist die maximale Drehzahl. Der Grund dafür ist ganz einfach: Wird die Drehzahl des Motors zu hoch, enstehen so
gewaltige Fliehkräfte dass sich die Magnete lösen, ja sogar dass der Rotor platzen kann.

Normalerweise ist die maximal zulässige Drehzahl im Datenblatt des Motors angegeben. Was aber tun, wenn man kein Datenblatt hat? Als Richtwert kann man bei Außenläufern eine Drehzahl von 20.000 U/min und bei den Innenläufern eine Drehzahl von 50.000 U/min.

Wie bestimme ich nun die maximale Spannung in Abhängigkeit von der maximalen Drehzahl?
Berechnet wird das Ganze über die spezifische Drehzahlzunahme pro Volt des jeweiligen Motors, die üblicherweise in KV angegeben wird. Die maximale Drehzahl geteilt durch die KV laut Typenbeschreibung ergibt dann die maximale zulässige Spannung.

Beispiel 1: Du hast einen Außenläufer mit 1450KV. Dann lässt sich das ganz einfach berechnen: 20.000 U/min geteilt durch 1450 U/min/V = 13,8V maximale Akkuspannug. Also bin ich mit einem 3S Akku auf der sicheren Seite.

Beispiel2 : Du betreibst Deinen Motor mit 4S, das sind ca. 15V Akkuspannung. Habe ich einen Motor mit 1450KV resultiert hier eine Drehzahl von ca. 21.750 U/min.  Also 15V * 1450 KV = 21.750 U/min
Bei einem guten Markenmotor mag das kein Problem sein, aber ein billiger China-Motor ist da schon an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit.

Wenn man bürstenlose Motoren im Grenzbereich betreibt muß man auch den maximalen Strom im Auge behalten. Der maximal zulässige Strom hängt dabei von mehreren Parametern ab: der Drahtstärke der Wicklung (Innenwiderstand), wie lange der Motor pro Einschaltphase betrieben wird und wie gut die Kühlung ist.

Um hier ein Gefühl zu bekommen, wie viel Wärme durch die Kühlung abgeführt wird, folgendes Beispiel:
Typischerweise haben bürstenlose Motoren Wirkungsgrade um die 70%. Wenn ich nun den Motor so belaste, dass ein Strom von nur 20A fließt, so sind das z.B. bei 15V*20A = 300W. Beim genannten Wirkungsgrad von 70% setzt der Motor dann die restlichen 30% also 90 Watt in Wärme um!
Wieviel Wärme ist das? Vergleiche es mit einer Glühlampe: An eine 100W Glühbirne magst Du wohl nach 3 Minuten Betriebsdauer hingreifen.

Ich hoffe damit ein paar theoretische Hilfestellungen für den Betrieb von Bürstenmotoren im Grenzbereich gegeben zu haben. Wenn irgendmöglich sollte man solche Antriebe mittels moderner Telemetrie wie z.B. dem UNISENS-E während des Betriebs überwachen und die so gewonnenen Daten dazu benutzen, den Antrieb zu optimieren.

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