Elektromotor
Elektromotor
Ein Elektromotor ist ein Gerät, das elektrische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Er kann sowohl für Gleich- als auch für Wechselstrom gebaut werden. Ein solcher Motor besteht aus zwei Grundteilen: einem Stator und einem Rotor. Der Stator ist ein feststehendes Teil. Der Rotor ist ein rotierendes Teil, das über ein Getriebe mit dem Fahrzeugchassis verbunden ist. Der Rotor kann sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Stators befinden. In einigen Fällen wird die Bauweise so abgeändert, dass eines dieser Teile aus einem Permanentmagneten besteht.
Gleichstrommotor
Der Gleichstrommotor weist in seiner Grundform einen Stator auf, der aus einem Permanentmagneten und einem Rotor mit einem zweipoligen Elektromagneten besteht. Der Strom wird über einen Drehschalter (Kommutator) und Bürsten dem Rotor (Anker) zugeführt. Dies stellt sicher, dass eine Änderung der Richtung des elektrischen Stroms durch den Rotor und damit der Polarität des Magnetfelds sicher. Entgegengesetzte Pole des Stators und des Rotors werden angezogen, um den Rotor zu drehen.
Mögliche Änderungen der Grundstruktur:
- mehr Stator- und Rotorpole -> ruhigerer Lau
- Stator als Elektromagnet -> einfacher Drehrichtungswechsel, mehr Platz zur Drehzahlregelung
- Stator und Rotor in Reihe geschaltet - Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl (am größten beim Start)
- Parallelschaltung von Stator und Rotor - Drehzahl unabhängig von Last und Statorstrom getrennt regelbar (vorteilhaft bei Maschinen mit konstanter Drehzahl)
- Stator und Rotor gemischt verbunden (Schaltungskombinationen aus Reihen- und Parallelschaltung)
Im RC-Modellbau haben Elektromotoren häufig hohe Drehzahlen (über 20.000 U/min) und müssen mit einem Getriebe mit großer Übersetzung kombiniert werden. Diese Motoren werden auch oft sehr heiß, weshalb über eine Kühlmethode nachgedacht werden sollte. Bei einer längeren Betriebsdauer, sind ein passiver Kühler und ein gut durchdachter Luftstrom durch das Modell von Vorteil.
Wechselstrommotor - bürstenlos
Synchronmotor
Der Synchronelektromotor ist ein bürstenloser Motor, bei dem die Wellendrehung im eingeschwungenen Zustand mit der Frequenz des Versorgungsstroms synchronisiert ist. Die Statorwicklung wird mit Drehstrom versorgt. Der Rotor ist entweder ein Permanentmagnet oder ein Gleichstrommagnet.
Vorteile:
- Einfache und präzise Einstellung der konstanten Drehzahl (wie der in Uhren verwendete Synchronmotor)
- Höhere Effizienz im Betrieb
- Hohe Leistung bei niedriger Drehzahl
Nachteile:
- Kompliziertes Starten - nur mit zweiten Motor oder asynchroner Start möglich
Asynchroner Induktionsmotor
Ein Induktionsmotor oder Asynchronmotor arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Dies bedeutet, wenn der Stator mit einer Energiequelle verbunden ist, erzeugt er ein rotierendes Magnetfeld, welches im Rotor des Induktionsmotors induziert wird. Dadurch wird eine Rotordrehkraft erzeugt. Da sich der Rotor des Induktionsmotors erst nach dem Empfang der induzierten elektromotorischen Spannung vom Stator zu drehen beginnt, befindet er sich immer hinter dem Statorfeld.
Bürstenlose Gleichstrommotoren
Diese Motoren sind unter der Bezeichnung BLDC (Brushless DC) oder ECM (Electronically Commutated Motors) zu finden. Sie werden mit Gleichstrom betrieben und verwenden einen Permanentmagnetrotor, der den Stator umkreist. Die Statorpole werden elektronisch geschaltet und daher, basierend auf Informationen von Sensoren oder auf der Grundlage der elektromotorischen Gegenkraft (EMK), elektronisch kommutiert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die aus Kohlenstoff bestehenden Bürsten zu ersetzten, die in diesem Motortyp nicht vorhanden sind und daher nicht verschleißen können. Der Vorteil dieser Motoren ist deshalb ein besseres Leistungsgewicht. Nach dem Abschalten der Elektronik handelt es sich im Wesentlichen um einen bürstenlosen Synchronmotor.