Koolborstelmotoren en borstelloze motoren.
Kort en zeker niet volledig iets over deze motoren.
Elektromotoren bestaan uit een rotor en een stator, beide kunnen zijn voorzien van wikkelingen maar bij de in de modelbouw gebruikelijke gelijkstroommotoren is altijd één van beide voorzien van wikkelingen en de andere van magneten. Bij borstelmotoren is de rotor voorzien van wikkelingen. Door stroom door de wikkelingen te sturen ontstaat een aantrekkende/afstotende werking tussen de rotor en de stator waardoor de rotor gaat draaien. Door nu op tijd de richting van de stroom in de wikkelingen om te draaien zal de rotor blijven draaien. Het omschakelen van de stroomrichting gebeurt bij een borstelmotor via de collector (of commutator) en dat is ook het zwakke punt van borstelmotoren, de collector en koolborstel worden heet en zijn onderhevig aan slijtage. Bovendien levert het slepen van de koolborstels over de collector wrijvingsweerstand op en er treedt spanningsverlies bij de overgang van de koolborstels naar de collector Een deel van de door de accu geleverde energie gaat hieraan verloren. Dit gaat uiteraard ten koste van het rendement van de motor.
Een borstelloze motor werkt in principe op dezelfde manier als een borstelmotor maar het omdraaien van de stroomrichting wordt elektronisch geregeld via de stroomregelaar waardoor een collector en koolborstels overbodig zijn. Modelbouwmotoren hebben drie aansluitdraden waarvan er om de beurt twee stroomvoerend zijn en de derde er via een seintje aan de regelaar voor zorgt dat de stroomrichting wordt omgekeerd (bij grotere motoren worden hiervoor sensoren gebruikt). De voordelen zijn duidelijk: geen warmteontwikkeling op collector en koolborstels, geen wrijvingsweerstand, geen spanningsverlies en geen slijtage. De levensduur (tot 40.000 uur) van een borstelloze motor wordt bij goed gebruik vrijwel alleen bepaald door slijtage van de lagers. Het rendement van borstelloze motoren ligt aanzienlijk hoger dan van borstelmotoren.
Er zijn twee types borstelloze motoren: binnenlopers (inrunners) en buitenlopers (outrunners).
Bij beide types zitten de wikkelingen in de stator (stilstaande deel) en de magneten in de rotor (draaiende deel) van de motor. Bij binnenlopers draait de rotor binnen de wikkelingen en bij buitenlopers draait de rotor om de wikkelingen, het draaiende deel van de motor aan de buitenkant dus. Het gewicht van borstelloze motoren is aanzienlijk lager dan van borstelmotoren, ze zijn daardoor uitstekend geschikt voor gebruik in modelvliegtuigen.
Het toerental van deze motoren wordt aangegeven in omwentelingen per volt per minuut, dit wordt aangeduid als b.v. 980rpm/volt of als 980Kv. Dat wil zeggen dat deze motor onbelast met 2 Lipo cellen 7.4 x 980 = 7252 toeren zal draaien, hoeveel toeren de motor met propeller haalt hangt af van de grootte van de propeller. Borstelloze motoren zijn iso-synchrone motoren d.w.z. ze zijn zelfsynchroniserend m.b.v. de regelaar, bij zwaardere belasting zal het toerental omlaag gaan.
Binnenlopers draaien doorgaans met hoge toerentallen, ze hebben een lager koppel dan buitenlopers en worden meestal gebruikt in combinatie met een vertraging.
Buitenlopers draaien meestal met een veel lager toerental, ze hebben een hoog koppel en kunnen daardoor zonder vertraging een relatief grote propeller ronddraaien.
**************
Luchtweerstand en snelheid.
De luchtweerstand neem toe volgens de onderstaande formule:
Luchtweerstand = 0,5 x LC x A x luchtdichtheid x snelheid²
LC = luchtweerstandscoëfficient (een constante voor een zich door de lucht bewegend object)
A = frontale oppervlakte in m²
Luchtdichtheid in kg/m³ (meestal 1,2 kg/m³)
Snelheid gemeten in m/sec.
Hieruit blijkt dat het verdubbelen van de snelheid de luchtweerstand zal verhogen tot het viervoudige, snelheid 3 x zo hoog maken betekent 9 x zoveel luchtweerstand.
Dat betekent:
* lagere snelheid = minder luchtweerstand,
* kleiner frontaal oppervlak = minder luchtweerstand,
* stroomlijnvorm = minder luchtweerstand.
Een propeller werkt volgens hetzelfde principe als een vleugel, daaruit volgt:
* hoger toerental: meer snelheid van de propellerbladen en dus meer weerstand,
* te grote spoed: propeller raakt net als een vleugel met te grote invalshoek “overtrokken”.
Onderscheid tussen twee vormen van luchtweerstand:
* parasitaire weerstand: is evenredig met het kwadraat van de snelheid
* geïnduceerde weerstand: is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de snelheid.
Met de snelheid wordt bedoeld de snelheid van het vliegtuig t.o.v. de omringende lucht.