Brushlessmotoren und Timing

Was bewirkt eine Änderung des Timings beim BLDC-Motor?

Ein BLDC-Motor (Brushless-Motor) besteht immer aus einem Stator und einem Rotor.

Der Rotor

Im Falle von Innenläufern, wie sie im RC-Car, RC-Motorrad oder aber auch in ferngesteuerten Flugzeugen vorkommen, ist der Rotor ein Magnetsystem, welches auf einer Welle verklebt ist.

Der Stator

Ein Stator besteht aus einer Kupferdrahtwicklung, welche in ihrer einfachsten Form aus drei Wicklungen besteht und einem Rückschlussring.

Wie funktioniert ein Brushlessmotor?

Eine Wicklung im Motor ist elektrisch gesehen eine Spule, welche unter Strom gesetzt eine Induktivität besitzt. Werden die einzelnen Wicklungen in einer festgelegten Reihenfolge vom Regler so unter Strom gesetzt, dass sich ein rotierendes Magnetfeld ergibt, stoßen sich die Magneten des Rotors ab und es entsteht eine Drehbewegung.

Faktor Zeit

Die Induktivität einer Spule, welche durch Wicklungsanzahl und Drahtstärke beeinflusst wird, erlaubt keinen schnellen Stromanstieg. Das Magnetfeld benötigt also immer eine gewisse Zeit bis es komplett aufgebaut ist. Will man also erreichen, dass das Magnetfeld der Spule voll aufgebaut ist, wenn der Magnet des Rotors „vorbei läuft“, so müssen die einzelnen Phasen des Brushless-Motors frühzeitig vom BL-Regler angesteuert werden.

Zündzeitpunkt bei Verbrennungsmotoren und Timing bei Elektromotoren

Bei Verbrennungsmotoren gilt:
Für eine effiziente Kraftentfaltung bei geringstmöglichem Kraftstoffeinsatz ist der Zündzeitpunkt so festzulegen, dass der höchste Verbrennungsdruck bei allen Drehzahlen und Lastfällen etwa 10° bis 20° Kurbelwellenwinkel vor dem Oberen Totpunkt (OT) auftritt. (Quelle: Wikipedia)

Das Timing enspricht der Vorzündung eines Verbrennungsmotors. Da das Kraftstoff-Luft-Gemisch eine gewisse Zeit benötigt, wird dort für eine optimale Verbrennung vor dem oberen Totpunkt gezündet.

Bei Elektromotoren gilt:

Bei einem Elektromotor bedeutet dies, dass die Spannung an der jeweiligen Phase früher anliegen muss, um den verzögerten Aufbau des Magnetfeldes zu kompensieren. Das Timing ist abhängig von der Drehzahl und wird aus diesem Grund in Grad angegeben.

Was bewirkt das Timing am Elektromotor

Das Timing-Einstellung am Regler bewirkt, dass die einzelnen Wicklungen früher angesteuert werden und dadurch sich im Idealfall die Drehzahl des Motors erhöht wird. Weiterhin steigt auch der aufgenommene Strom des Motor.

Ein zu hohes Timing führt zu Verlusten bei Drehmoment und Wirkungsgrad, das heißt ein zu hohes Timing kann auch für zusätzlich Hitze beim Motor verantwortlich sein.

Das optimale Timing

Das optimale Timing ist von vielen Faktoren abhängig. Die Anzahl der Pole (1:10 – 2 Pole / 1:8 – 4 oder 6 Pole), die Wicklung des Motors, sowie die Drehzahl sind entscheidend für die Wahl des optimalen Timings.

Das Timing als Tuningoption

Im Gegensatz zu Flugmodellen wird bei ferngesteuerten Modellen, das Timing für ein besseres Handling des Motors und für eine Leistungssteigerung missbraucht. Das Timing wird oftmals erhöht eingesetzt, um kürzere Übersetzungen im Infield zu kompensieren. Manche Brushless-Regler bieten dann auch noch sogenannte Turbo-Optionen, welche den Motor noch „schärfer“ ansteuern und bei falschen, überzogenen Einstellungen für extreme Hitze bis hin zur Zerstörung des Motors führen.

Grundsätzlich sollte das Timing so gering wie möglich gehalten werden, um einen optimalen Wirkungsgrad zu bekommen.

Für Brushlessmotoren, wie sie im 1:8 eingesetzt werden, bildet ein Timing von 10-20° einen guten Kompromiss aus Wirkungsgrad und Leistung. Wer also neu in das Thema 1:8 Elektrobuggy einsteigt, für den empfiehlt es sich den Empfehlungen der Regler- und Motorbeschreibung zu folgen.

 

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