Brushless-Motoren – Eigenschaften, Leistung, Verbrauch und Anwendung

1. Einführung

Brushless-Motoren (BLDC – Brushless Direct Current) haben sich in der Modellflugtechnik, insbesondere im Multikopter- und Drohnenbereich, durchgesetzt. Sie sind effizient, langlebig und leistungsstark – Eigenschaften, die sie ideal für moderne Anwendungen machen, insbesondere im Bereich der Langstreckenflüge mit Drohnen oder Flugzeugen.

2. Eigenschaften von Brushless-Motoren

Eigenschaft

Beschreibung

Bürstenlos

Keine mechanischen Bürsten, wodurch weniger Verschleiß und Wartung entsteht.

Höhere Effizienz

Typisch 70–90 %, deutlich effizienter als brushed DC-Motoren.

Langlebigkeit

Längere Lebensdauer durch Wegfall der Bürsten.

Hohe Drehzahlregelung

Sehr präzise Steuerung durch ESC (Electronic Speed Controller).

Kompaktes Design

Ideal für leichte und platzsparende Anwendungen.

Laufruhe

Geringe Vibration und Geräuschentwicklung.


3. Stromverbrauch und Amperebelastung

Brushless-Motoren benötigen – je nach Größe und Last – unterschiedliche Ströme. Der Stromverbrauch hängt von mehreren Faktoren ab:

  • Motorkv-Wert (RPM/V): Höherer Kv → höhere Drehzahl, aber weniger Drehmoment.
  • Last (z. B. Propellergröße): Größerer Propeller → höherer Strombedarf.
  • Betriebsspannung (z. B. 3S = 11.1 V, 6S = 22.2 V)

Typische Ampere-Werte:

Motortyp

Spannung

Propellergröße

Strom bei Volllast

Leistung (W)

2204 / 2300Kv

3S

5x3

~12 A

~133 W

2207 / 2400Kv

4S

5x4.5

~22 A

~325 W

2806.5 / 1300Kv

6S

7x3.5

~18 A

~400 W

3115 / 900Kv

6S

10x4.5

~28 A

~620 W

4012 / 400Kv

6S

15x5

~22 A

~490 W


4. Einfluss der Propellergröße auf die Leistung

Größere Propeller erzeugen mehr Schub bei niedrigerer Drehzahl, sind aber stromintensiver. Für Langstreckenflüge sind größere Propeller bei niedrigen Drehzahlen ideal, da sie eine höhere Effizienz und geringeren Stromverbrauch bieten.

Grundregeln:

  • Kleine Propeller (5–6 Zoll) → höhere Drehzahl, mehr Verbrauch, kurze Flugzeiten.
  • Mittlere Propeller (7–10 Zoll) → guter Kompromiss aus Effizienz und Leistung.
  • Große Propeller (12–15 Zoll) → maximale Effizienz, perfekt für Langstrecken.

5. Verwendung für Langstreckenflüge (Long-Range)

Für Long-Range-Drohnen (>10 km) ist Effizienz entscheidend:

Merkmal

Optimale Wahl

Motor-Kv

Niedrig (400–900 Kv)

Propellergröße

Groß (10–15 Zoll)

Spannungssystem

6S oder 7S (22.2 V / 25.9 V)

Stromverbrauch bei Cruise

5–10 A

Fluggeschwindigkeit

40–70 km/h

Akkukapazität

Hoch (4.000–20.000 mAh Li-Ion)


Ziel ist es, die Flugdauer zu maximieren und die Ampere-Belastung möglichst gering zu halten. Li-Ion-Zellen sind hier bevorzugt, da sie eine hohe Energiedichte bei geringem Gewicht bieten.

6. Übersichtstabelle: Eigenschaften & Leistungsdaten

Ich zeige dir nun eine Tabelle mit beispielhaften Motor-Propeller-Kombinationen inkl. Leistung, Stromverbrauch und Eignung für Langstreckenflüge:

Motortyp

Spannung

Propellergröße

Strom (A)

Leistung (W)

Langstreckentauglich

2204 / 2300Kv

3S (11.1 V)

5x3

12

133

Nein

2207 / 2400Kv

4S (14.8 V)

5x4.5

22

325

Nein

2806.5 / 1300Kv

6S (22.2 V)

7x3.5

18

400

Begrenzt

3115 / 900Kv

6S (22.2 V)

10x4.5

28

620

Ja

4012 / 400Kv

6S (22.2 V)

15x5

22

490

Ja (sehr geeignet)


✅ Empfohlene Konfigurationen für Langstreckenflug (Cruise)

⚙️ 1. Empfohlene Komponenten

Komponente

Empfehlung

Motor

z. B. T-Motor F1507 900 Kv, BrotherHobby VY2004 1100 Kv, SunnySky X4108 480 Kv

Propeller

9x4.5 oder 10x3.8 (CFK oder Kunststoff)

Akkutyp

6S Li-Ion (6x INR21700 Zellen)

Regler (ESC)

4-in-1 oder Einzel-ESCs mit 20–30 A

Cruise Speed

ca. 40–55 km/h (optimale Effizienz bei 60–70% Gas)


🔋 2. Leistungsberechnung & Flugzeit

Wir berechnen Stromverbrauch bei Cruise (moderater Geschwindigkeit) mit typischen Leistungsdaten einer 4-Motor-Konfiguration.

🔸 Fall A: Quad (4 Motoren)

  • Cruise-Stromverbrauch pro Motor: ~3.5 A
  • Gesamtstromaufnahme: 4 × 3.5 A = 14 A
  • Flugzeit (realistisch bei 85 % nutzbarer Akkukapazität)
    → (10.000 mAh × 0.85) ÷ 14 A ≈ 36 Minuten

🔸 Fall B: Hexa (6 Motoren)

  • Je Motor geringere Last: ~2.5 A
  • Gesamt: 6 × 2.5 A = 15 A
  • Flugzeit ≈ 34 Minuten
    (etwas geringer durch Systemgewicht und Verluste)

🔸 Fall C: Oktokopter (8 Motoren)

  • Je Motor sehr geringe Last: ~1.8 A
  • Gesamt: 8 × 1.8 A = 14.4 A
  • Flugzeit ≈ 35 Minuten

Hinweis: Mehr Motoren bieten Redundanz, aber auch höheres Gewicht → Quad ist am effizientesten bei 1.5 kg MTOW.

📏 3. Reichweitenabschätzung

Bei Cruise mit 45 km/h und einer Flugzeit von 36 Minuten (Quad):

  • Reichweite einfach (1 Weg): ca. 13.5 km
  • Gesamtreichweite (Hin & Zurück): ca. 27 km

Bei Gegenwind oder Höhengewinn entsprechend etwas weniger.

🧩 Zusammenfassung der Konfigurationen

Setup

Stromverbrauch (A)

Flugzeit (min)

Einfache Reichweite (km)

Effizienz

Empfehlung

Quad

14 A

36 min

13.5 km

⭐⭐⭐⭐⭐

✅ Beste Effizienz

Hexa

15 A

34 min

12.7 km

⭐⭐⭐⭐

Gut, aber schwerer

Okto

14.4 A

35 min

13.1 km

⭐⭐⭐

Redundant, aber schwer


✅ Empfohlene Motor-Propeller-Kombis (Beispiele)

Motor

Kv

Spannung

Propeller

Schub (pro Motor)

Geeignet für

T-Motor F1507

900

6S

9x4.5

~550 g

Quad (Top-Wahl)

BrotherHobby VY2004

1100

6S

9x4.5

~500–600 g

Quad/Hexa

SunnySky X4108S

480

6S

10x3.8

~650 g

Hexa/Okto


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