Was ist ein Outrunner-Motor?

AUSSEN- UND INNENLAUF-TORQUEMOTOREN

Es gibt zwei Arten von Direktantrieben rahmenlose Torquemotoren: der Outrunner und der Innenläufer Torquemotoren. Bei einem Innenläufermotor befindet sich der Rotor auf der Innenseite des Stators.  Beim Außenläufermotor befindet sich der Rotor außen am Stator. 

Außenläufermotoren erzeugen im Vergleich zu Innenläufermotoren bei gleichem Bauvolumen mehr Drehmoment. Magnetic Innovations ist auf die Outrunner-Typologie spezialisiert. Dennoch funktionieren beide Arten von Torquemotoren, die jeweils ihre eigenen Vorteile haben, auf ähnliche Weise.

UNTERSCHIEDE ZWISCHEN AUSSENLAUFMOTOR UND INNENLAUFMOTOR

Ein Vorteil eines Außenläufermotors gegenüber einem Innenläufermotor besteht darin, dass die Luftspaltfläche wesentlich größer ist. Mit anderen Worten: Die Oberfläche, durch die die elektromagnetischen Feldlinien vom Rotor zum Stator verlaufen, ist viel größer. Dadurch wird mehr elektromechanische Kraft erzeugt.

Darüber hinaus ist die Drehmomentstütze bei einem Außenläufermotor länger, da die Kraft weiter vom Drehzentrum entfernt erzeugt wird. Folglich führen eine größere Luftspaltfläche und eine längere Drehmomentstütze zu einem höheren Drehmoment. Daher können Außenläufermotoren bei gleichem Bauvolumen deutlich höhere Drehmomente erreichen als Innenläufermotoren. 

Um das geringere Drehmoment auszugleichen, werden Innenläufermotoren häufig mit Getrieben oder Getrieben ausgestattet. Das Hinzufügen dieser Mechaniken führt jedoch zu einem noch höheren Bauvolumen und mechanischen Verlusten. Darüber hinaus erfordert es mehr Wartung, erhöht das Risiko von Verunreinigungen (Öl, Fett) und führt zu einer geringeren Genauigkeit. Wenn das Bauvolumen begrenzt ist und ein hohes Drehmoment erforderlich ist, sind Außenläufermotoren die beste Option. 

Hauptunterschiede – bürstenloser Innenläufer- und Außenläufermotor

Schauen Sie sich das Bild unten an. Sie können sehen, dass die Abtriebswelle des bürstenlosen Außenläufermotors mit einem Propeller verbunden ist, der in diesem Fall am Gehäuse des Motors befestigt ist. Dies würde darauf hindeuten, dass die Motorwelle beim Drehen auch das äußere Motorgehäuse drehen würde.   Genau das passiert. Die Permanentmagnete am Außenläufer sind am Rotor angebracht und der Rotor dreht sich am Außengehäuse. Im Inneren des Motors befinden sich die Statorwicklungen, die sich nicht drehen, sondern in ihrer Position fixiert sind.

Beim Innenläufermotor ist im Grunde das genaue Gegenteil der Fall, da er aufgebaut ist. Auf der Außenseite des Motors befindet sich das Gehäuse. Das Gehäuse dreht sich in dieser Situation nicht und ist fixiert. Die Statorwicklungen sind auf der Innenseite des Gehäuses platziert. Wenn Sie die Motorwelle eines Innenläufers drehen, drehen Sie den Rotor, der ähnlich wie der Außenläufer auch die Permanentmagnete enthält. Der Unterschied besteht natürlich darin, dass sie sich jetzt in der Mitte des Motors befinden.  Für die meisten wäre dies die konventionellere Art von Elektromotor, insbesondere wenn Sie mit großen Wechselstrommotoren oder sogar alten Gleichstrommotoren mit Bürsten vertraut sind.

Leistungsunterschiede – bürstenloser Innenläufer- und Außenläufermotor

Wenn man sich eingehend mit den Einzelheiten befasst, kann man leicht darüber streiten, welcher Motor die beste Leistung hat. Betrachten wir der Einfachheit halber grob Motoren mit gleicher Größe und gleichem Gewicht, um die möglichen Leistungsunterschiede zu vergleichen.

Physische Größenunterschiede

Im Allgemeinen haben bürstenlose Außenläufermotoren einen größeren Durchmesser und eine kleinere Länge als vergleichbare Innenläufermotoren mit ähnlichem Gewicht.  Im Gegensatz dazu haben Innenläufer einen kleineren Durchmesser und typischerweise eine größere Länge.   Die physische Größe ist ein Bereich, in dem Ihre Anwendung möglicherweise eingeschränkt ist. Es gibt jedoch noch andere Kompromisse, die berücksichtigt werden müssen, auf die wir weiter unten eingehen.

U/min/Volt (Kv)

Wenn Sie die Drehzahl pro Volt eines bürstenlosen Motors (Drehgeschwindigkeit pro angelegtem Volt) berücksichtigen, ist dies einer der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl des richtigen Motors für Ihre Anwendung. Wenn man den richtigen Kv-Motor nicht richtig auswählt, erhöht sich oft das Risiko, dass eine Komponente des Stromversorgungssystems durchbrennt. Ein Innenläufermotor gleicher Größe wie ein bürstenloser Außenläufermotor hat einen höheren Kv. Obwohl unterschiedliche Motorwindoptionen (Motor gleicher Größe mit Kv-Optionen) einen angemessenen Bereich bieten, haben Außenläufermotoren typischerweise einen niedrigeren Kv-Wert. Dies ist entscheidend für die Auswahl eines bürstenlosen Motors, der direkt zu Ihrer Anwendung passt.

Wie erzeugt ein Außenläufer einen niedrigeren Kv? Nun, wir haben bereits über physische Größenunterschiede gesprochen. Die physische Größe stellt einen Hauptfaktor dar, der den kv-Wert beeinflusst. Der größere Dosendurchmesser des Außenläufers ermöglicht die Verwendung einer größeren Menge an Magneten im Außengehäuse. Mehr Magnete, die sich mit Magnetpolen abwechseln, zwingen den Geschwindigkeitsregler dazu, schneller zu schalten, was die Gesamtgeschwindigkeit verlangsamt, da der Geschwindigkeitsregler mehr Arbeit leisten muss. Man könnte es auch einfacher betrachten, da der größere Durchmesser einen größeren Umfang für die Bewegung des Motors in einer Umdrehung schafft. Der größere Dosendurchmesser stellt auch einen größeren Hebelarm für einen Außenläufer dar, was einen guten Übergang zum nächsten Thema darstellt.

Drehmomentvergleich eines bürstenlosen Outrunner- und eines Inrunner-Motors

Der größere Hebelarm, über den wir oben gesprochen haben, wandelt sich direkt in die Erzeugung von mehr Drehmoment um. Daher erzeugt der bürstenlose Motor im Vergleich zu einem Innenläufermotor ein höheres Drehmoment. Der Zusammenhang hängt mit der Tatsache zusammen, dass Außenläufer tatsächlich eine niedrigere Drehzahl pro Volt haben. Der Zusammenhang mit Kv und Drehmoment ist umgekehrt proportional. Mit zunehmender Drehzahl pro Volt (Kv) nimmt das Drehmoment des Motors ab.