Warum brushless motoren nicht immer erste Wahl sind

[kurzschlusselek]

Gleich mal vorweg: ich bin Handwerker, kein Wissenschuftler. Das ist auch keine wissenschaftliche Analyse, sondern einfach eine Mischung aus Erfahrung (ich hab' einige Elektrowerkzeuge zerlegt im Laufe der letzten Jahre) und gesundem Menschenverstand.

Bei meinen Kunden, Kollegen und auch hier im Forum kommt oft die Frage: "gibt's die Maschine auch mit brushless Antrieb?" oder "warum werden heute immer noch neue Modelle mit bürstengesteuerten Motoren gebaut?"
Klar, Modellpolitik spielt auch hier die große Geige. Was taugt ein neues Modell ohne eingebaute Möglichkeiten der Modellpflege? Aber wer nachdenkt kommt schnell auf die Frage: bei WELCHEN Modellen gibt's denn noch "Kohlenbürstenmotoren"? Antwort: bei solchen, die hohe Drehmomente und viel Leistung bringen müssen. Warum? EC-Motoren könnten auch hohe Drehmomente bringen, aber: dann brauche ich eine drehzahlüberwachte Steuerung, einen leistungsfähigen, relativ langsam laufenden bürstenlosen Motor (teuer!) und elektronische Bauteile, die sehr hohe Ströme verkraften.

Was ist der Unterschied zwischen EC-Systemen und brushed-Systemen? Der Lichtbogen, beispielsweise bei einem 36V Schrauber, der an den Kohlen bei Last entsteht, würde bei einem EC-System als Strom über die Steuerplatine fließen (ich weiß, das ist ne sehr reduzierte Erklärung). Warum funktioniert das bei den kleineren Maschinen? Brushless-Motoren können sehr hoch drehen und dabei noch sehr kompakt hergestellt werden. Klingt erst mal gut, aber: höhere Drahzahlen heißt auch kleineres Hauptantriebszahnrad! Damit wird auch das gesamte Planetengetriebe kleiner, ebenso die Übertagungsflächen für die Kraftübertragung insgesamt.

Zur Elektronik: eigentlich sollte man meinen, es wäre kein großer Akt mehr, zur PWM-Steuerung noch die Modulation für die Motorsteuerung dazu zu packen. Schonmal einen aktuellen EC-Bohrschrauber zerlegt? Ich kenne die kleinen 10.8er (und ja, 12V-Modelle laufen mit der selben Zellenzahl, also rein rechnerisch 10,8V! Der Rest ist Marketing! Selbst schuld wer's glaubt) und 14,4er von DeWalt und TTI, also Ryobi, Rigid, Milwaukee und AEG. Ich hab' noch KEINEN Bosch zerlegt, aber die Neugierde wird irgenwann siegen, dann pfeiff ich auch auf die Gewährleistung; ) Auf jeden Fall ist die Platine richtig groß, oder es sind 2 Platinen. Viel Angriffsfläche für hohe Temperaturen und Vibrationen. Apropos Vibrationen: Schlagbohrschrauber haben übrigens oft auch einen brusched Motor im Gegensatz zu den Bohrschrauber-Brüdern aus der selben Modellreihe...

Gegensätzliche Meinung, Kritik und Verbesserungen sehr willkommen!
 

[higw65]

Ich kann grad nur für Bosch sprechen. Die Geräte einer "Klasse" haben immer auhc identische Motoren. Also GSR/GSB.

Die Brushless-Motoren von Bosch sind alle (bei vergleichbaren Geräten) kürzer als die DC-Varianten, dafür aber dicker.

Bei Bosch geht es (wie auch bei einigen anderen Herstellern) immer nur um eins: Kosten.
Extra für ein bestimmtes Gerät einen Motor zu entwickeln...und die Entwicklung eines EC-Motors ist nun mal teuer...macht oft wenig Sinn. Ebenso der Einbau solcher Motoren. Aber der Markt verlangt es eben, daher kommen auch immer mehr Geräte mit EC-Motoren auf diesen.

Im Anhang mal Bilder eines zerlegten GDR 18 V-EC, der bis auf das Getriebe weitgehend baugleich mit einem GDX 18 V-EC ist.


Gruß GW
 

[willyausdemnorden]

Moin
Ich hab die letzten gut 30 Jahre ziemliche viele kleine Gleichstrommotore gehabt, nicht nur in Werkzeugen auch im Modellbau, meist waren es die günstigen Mabuchi oder Johnson die auch alle anderen Hersteller in ihre Schrauber packten, damals gabs sie ab 5 Mark.
Man konnte keine Kohlen wechseln und hab keinen einzigen Motor gehabt dessen Kohlen runter waren, meist verabschiedetet sich vorher der ganze Motor wegen zu heiss und Wicklungsschäden und auch Lagerschäden.
Für etwas mehr Geld gabs auch Hochleistungsrennmotore (7,2V/40.000Umin) dessen Kohlen gewechselt werden konnten, auch hier kein einziges Mal Kohlen gewechselt, meist ging was anderes in Grütze.
Mal auf den Kollektor geschaut war klar das dieser Rennmotor den nächsten Satz Kohlen nie brauchen wird (:)
Irgendwann fanden die Motoren mit auswechselbaren Kohlen Einzug bei Akkuschraubern, meine Erfahrungen aus dem Modellbau waren noch frisch, also schauen wir mal.
Als die Kohlen bei den Schraubern (Dewalt) irgendwann doch runter waren, der Kollektor leicht blau, das Getriebe hakelig und viel Spiel drin wurde auch klar das diese 10Mark für neue Kohlen eigentlich besser zum Kauf eines neuen Schraubers genommen werden sollten.
So heute haben wir brushless, ich bin gespannt was sich tut.
Argumente wie man bräuchte keine Kohlen wechseln sind für mich egal, siehe Text oben.
Mein GSR 18V EC (2015) rennt wie Sau, hat Power, schon jede Menge Schrauben weg und der Akku will absolut nicht leer werden und er verbreitet weder Düfte noch heisse Luft.
Ich habe ihn lieb gewonnen und ziehe ihn dem GSB 18Ve-2Li klar vor.
Von mir aus dürfen die brushless Motore so weiter gebaut werden.
Selbst wenn jetzt gleich nächste Woche der GSR die Hufe hochreissen SOLLTE wäre ein neues Sologerät immernoch sehr viel günstiger als in früheren Zeiten.
Ich spekuliere garnicht was der Ec-Motor als Ersatzteil kostet, macht keinen Sinn, denn wenn der hin ist ist der Rest auch hin, so meine Einschätzung.
Gruss Willy
 

[kurzschlusselek]

Ich denke übrigens auch, dass Bosch noch die Nase vorn hat gegenüber vielen anderen, ähnlich teuren Herstellern. Sonst würd' ich ja nicht hier schreiben, sondern in irgend einem Handwerker-Forum. Dass an einem guten Gerät, ähnlich wie bei den aktuellen Automodellen, möglichst viele Teile zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt gleichzeitig kaputt gehen, liegt in erster Linie an hochspezialisierter Ingenieurskunst. Das hat zum einen zur Folge, dass ich für eine bestimmte Nutzungsdauer ein sehr zuverlässiges Gerät zu einem günstigen Preis und mit aktueller Technik bekomme, zum anderen ist es eine gewaltige Umweltsünde, denn es werden Einweggeräte produziert. Woher die ganzen Gebote auf gebrauchte Maschinen kommen weiß der Geier, ich würde nicht mal die Hälfte dafür zahlen. Deshalb repaiere ich auch keine Weißware mehr, denn der nächste Defekt ist vorprogrammiert.

Den Anstoß für dieses Thema hat einfach meine Vorliebe für absolute Qualität gegeben. Mir hat immer das Herz geblutet, wenn ich einen Makita-Schrauber wegschmeissen musste, weil der NiCd-Akku am Ende war. Motor und Getriebe wären locker noch für 10 Jahre gut gewesen.

Und noch eins: meine Geräte müssen auch bei Wind, Wetter, Regen und Schnee raus (deshalb auch alles Akku). Die alten NiCd Makitas sind oft im Schnee oder in einer Pfütze gelandet, da war nichts großartiges drin das kaputt gehen könnte. Bei den jetzigen Modellen passe ich da sehr auf.

Tauschen würde ich im übrigens auch nicht mehr. Das heißt aber nicht, dass man nicht auch Bürstenmotoren mit annähernd identischen Daten wie EC-Antriebe herstellen könnte. Aber man sollte sich immer bewußt sein, was da im Maschinchen passiert, das man grad benutzt.

[mack3457]

Es wurde schon ein paar mal behauptet, dass für neue Geräte brushless Motoren für sehr viel Geld neu entwickelt werden müssten. Das mag ja sein, aber kann jemand das genauer erklären, wo das teure Problem dabei ist? Die Grundkonstruktion ist klar, die Parameter vermutlich überschaubar und per Software leicht zu simulieren oder direkt aus den gewünschten Werten kalkulierbar - so stelle ich mir das vor.

In der Praxis finde ich meinen GSR 18V EC einfach genial und wenn ich darüber nachdenke, habe ich den Verdacht, dass eine GST 18V EC spürbar besser sein würde als eine GST 18V ohne EC. Ebenso wie ich - vom Gefühl her - eine GKS 18V 57-G mit EC einer ohne EC ohne viel zu überlegen vorziehen würde.

Einfach weil ich die Unterschiede in den Leistungen oder der Leistungsentfaltungen und der Akku-Laufzeit zwischen EC (hier: GSR) und nicht-EC (hier GST) als deutlich spürbar empfinde. Kann eine Täuschung sein, glaube ich aber nicht.

Dass die Elektronik so viel teurer oder größer wird, mag sein, aber wenn ich z.B. den GSR 18V-LI (380 €) mit dem GSR 18V-EC (420 €) vergleiche, dann nehmen sie sich "ausstattungsbereinigt" vermutlich nicht so viel, wie es erst einmal ausschaut. Warum sollte das bei anderen Geräten so viel anders sein?


Grüße
Thomas Mack

[higw65]

@Willy
Zumal man bei den meisten DC-Motoren die Kohlen eh nicht mehr wechseln kann. Aber auch die seind irgednwann runtergerockt...und dann wird gemault warum die Kohlen nicht zu wechseln sind und man einen neuen Motor braucht. Aber vorher schön den Schrauber im "Das ist letzte Preis-es geht doch noch günstiger-Angebot gekauft".

Irgendwann haben die Werkzeuge ben ihr Geld verdient.
Brushless werden auch nicht ewig halten.

@kse
Ja...kann man herstellen...nur bringt das nicht viel. Wie Du schon geschrieben hast...das Bürstenfeuer eines GSR 36 VE-2-LI ist schon gewaltig. Das was da an Strömen fließt ist heftig

@mack
Die Menge machts. Ein GSR 18V-EC wird um ein Vielfaches mehr verkauft als eine GKS 18 V-57 G. Bei der GST wird sicher irgendwann was kommen. Da muss man kein Prophet für sein. Wie sie dann aussieht...nun...lassen wir uns wie bei der GSA überraschen.


Wie gesagt...DC-Motoren haben den Kostenvorteil und es gibt genug Geräte da bringt ein EC keine Vorteile die es lohnend machen ihn einzusetzen. Bei Bosch oft auch der Grund warum dann die Geräte in der Click&Go sind

Aber...der entscheidende Vorteil der EC-Motoren...der Wirkungsgrad einen EC-Motors ist deutlich höher als der eines DC_Motors, denn der Bürstenmotor verbraucht viel Energie die er in Wärme umsetzt. Habe das bis vorletztes Jahr immer ein wenig belächelt.
Bis ein Bekannter seine Tischlerei augebaut hat. Zig Tausenden von Schrauben im Trockenbau. Haben da mit 3 Mann geschraubt. Die Geräte mit DC-Motoren sind reihenweise ausgefallen, einige regelrecht in Rauch aufgegangen. Das waren Bosch. Makita und Festool.
Habe ihm dann meinen GSR 18 V-EC FC2 gegeben...und später dann zum Geburtstag geschenkt. Der hat geschraubt...und geschraubt...und geschaubt...und ist etwas mehr als Handwarm geworden und das Einzige was da gebrannt hat war die Hand, bzw. die Fläche zwischen Daumen und Zeigefinger...wegen der fehlenden Gummierung.
Jetzt wind wohl nur noch EC im Einsatz.

Gruß GW

[willyausdemnorden]

Moin
Gerald das sehe ich auch so. Mein GSR EC wurde glaube ich letzten Montag geladen, bis Mittwoch Deckelschalungen, ab Mittwoch und Donnerstag Eichendielen..hoplla nun war der aber alle...(:)
Sowas gabs bei den DC Motoren einfach nicht, nicht diese grosse Menge an Schrauben.
Ich hab mal was von 30%höhrem Wirkungsgrad in der Werbung gelesen, das stimmt sicher nicht, ich schätze eher 50% oder noch mehr (:)   
Zumindest haben sie diesmal nicht übertrieben.
Ich dachte früher auch mal das E-Motore(DC) schon bei 80% Wirkungsgrad lägen, aber heute sehe ich das anders, vlt. waren es doch nur 65% in der Praxis und heute kommt der EC mit echten 90% daher, dann passt es eher.
Aber auch hier reden wir um die Datenblätter und Leistungskurven herum...ich hab keine.
.
Anbei, toll das du ihm den EC geschenkt hast!! 
Ich hatte das schon mal nachgefragt gehabt, ging wohl im hektischen Forenalltag unter..
Tatsächlich kann man auch gute Akkuschrauber wie wir sie auch von anderen Firmen kennen aufbrennen, runterrocken und killen...alles kein besonderes Kunststück, aber wir lernen halt dazu, wir kaufen 2 Nummern grösser als ansich nötig, eventuell gleich 2 davon und sehen zu das sie EC Motore haben, das spart Geld, Zeit und Ärger.
Gruss Willy


 

[higw65]

Hat ihn von seiner Freundin und mir zum Geburtstag bekommen. Erst den Schruaber...und am Jahrestag den Rest dazu 🙂

 

[mack3457]

Super Geschenk, klasse!

Für mich ist eher das Angebot wichtig als der Preis - in dem Sinne, dass ich schaue, was ich benötige / gerne hätte und dann als zweiten Schritt schaue ich, ob das preislich realistisch ist. Eine GCM 12 <irgendwas> wäre auch schon sehr sinnvoll gewesen (vor allem als 18V Variante), aber bei 800 € bis 1000 € wird das naturgemäß nichts werden. Da kann ich mir auch den Willy oder den Gerald einfliegen lassen, die mir alles zusammenbauen.

Die GKS 18V 57-G hätte ich mir schon fast einmal zugelegt, aber die Erkenntnis, dass sie keinen EC-Motor hat, hat mich dann doch etwas davon abgehalten, weil ich bislang auch mit Stichsäge und einer alten Black&Decker (nicht FS-tauglichen) Handkreissäge zurechtkomme. Und wenn eine EC-Variante zu teuer würde, würde ich sie mir ebenfalls nicht zulegen. Aber der erste Punkt ist immer "was hätte ich gerne / was benötige ich?". Bei Handwerkern ist das eh eine andere Geschichte, weil sie effektiv arbeiten wollen. Da spielt dann ein Aufpreis von z.B. 50 € inkl. MwSt. / plus 20% oder 30% vermutlich keine entscheidende Rolle.

Das ist der zweite Grund, weshalb ich diese Preisargumente nicht wirklich verstehe.

Grüße
Thomas

[higw65]

Das siehst Du so...das sehe ich so...und noch viele Andere.

Aber ein großer Teil sieht das anders. Da wird so billig wie möglich gekauft...und dann ewige Haltbarkeit erwartet. Weil es ja Blau ist...oder oder oder.
Steht da aber ein anderer Hersteller drauf, dann darf es nur nicht zu günstig sein. Könnte ja ein Haken dran sein.

Ich sehe da eher die Mitte. Ja...man sollte diverse Geräte noch ein wenig teurer machen. Dazu dann aber auch Systemzubehör und vernünftige Verpackungen entwickeln.

Zum Glück...und das muss ich einfach auch explizit erwähnen...macht man das an einigen Stellen bei Bosch Power Tools auch schon! Ich als Kunde bin dafür sehr dankbar.

Muss auch nnicht immer und überall der Fall sein.
Bei den EC-Motoren werden sicher noch neue Generationen dazu kommen. Auch mit den Erfahrungen der jetzigen Geräte. Dentk bitte auch immer an die Schwierigkeiten die es gab...das darf in Zukunft nicht mehr passieren.

Bei der GKS 18V-57 ist zwar noch ein normaler Motor verbaut und ich war darüber am Anfang auch nicht ganz so begeistert, aber mittlerweile bin ich davon recht angetan. Wer weiß...vielleicht kommt da ja dann mal eine 18V-66 mit EC-Motor. Der Motor der neuen GSa würde da sicher auch passen. Zumindest würde bei so einer Säge die Größe nicht stören.

Gruß GW
 

[kuraasu]

Moin,

@mack3457, es gent dabei nicht nur um den Motor, sondern auch um das Getriebe. Das betrift insbesondere solche Modelle, die mit den herkömmlichen DC-Motoren von der Multipol-Bauform profitieren, d.h. die vergleichsweise langsam laufende aber dafür kräftige (i.S.v. Drehmoment) Motoren verbaut haben. Erkennen kann man die recht einfach daran, dass der Kommutator ebenso wie das Blechpaket des Rotors aus vielen kleinen Segmenten (z.B. 12 oder mehr) besteht. Ggf. einfach mal in die Ersatzteil-Explosionszeichnung einer GKT, GOF oder der schon von GW erwähnten GKS 18V-57 G 'reinschauen.

Die EC-Motoren sind, da für jede Phase des Motors zwei zusätzliche Leistungshalbleiter als Schaltelemente auf die Steuerplatine müssen, in der überwiegenden Anzahl dreipolige bzw. dreiphasige (Synchron-)Motoren. Damit ist man bei sechs großen Halbleitern im Minimum (die DC-Motoren kommen selbst bei einer vollen H-Brücke mit vier davon aus). Der Motor selbst kann zwar in seiner Größe an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, ist aber jeweils in seiner Klasse eher ein Schnellläufer mit wenig Drehmoment. Bei den herkömmlichen Motoren hat man da auch in jeder Motorenklasse noch die Freiheit, zwischen Schnell- und Langsamläufern zu wählen, so dass die Abstimmung von Motor und Getriebe aufeinander deutlich einfacher ist.


Gruß
kuraasu

[mack3457]

Moin!

Wenn ich die Bilder der GDR 18V-EC auf der ersten Seite sehe, sehe ich eher wenig Elektronik.

Wie dem auch sei: ich kenne mich mit Elektromotoren herzlich wenig aus und verstehe davon praktisch nichts. Es war mir schon einmal aufgefallen, dass die ECs eher Schnelläufer zu sein scheinen, als ich die GSR 18V-LI's ohne EC meines Bruders in der Hand hatte.

Also ist das Problem eher die Abstimmung zwischen Motor und Getriebe im Zusammenspiel mit der Elektronik zu sehen, wenn ich es richtig verstehe.

Na, dann bin ich mal gespannt, was sich in Zukunft in diesem Bereich tun wird. Nach meinen (und offenbar nicht nur meinen) Erfahrungen haben die Maschinen mit EC-Motoren spürbare Vorteile. Die Nachteile auf der technischen Seite (wenig Flexibilität hinsichtlich der Leistungsentwicklung) müssen dann wohl tatsächlich durch größeren Entwicklungsaufwand in den Griff bekommen werden. Ich bin da eher optimistisch, verstehe mittlerweile aber auch die Problematik, zumindest ansatzweise.

Danke für die Erläuterungen
Thomas

[higw65]

 

erstellt von mack3457 am 11.02.2017, 15:24 Uhr

Wenn ich die Bilder der GDR 18V-EC auf der ersten Seite sehe, sehe ich eher wenig Elektronik.
 

Bei den Fotos ging es auch um andere Sachen. Daher habe ich das nicht noch zusätzlich mit fotografiert. Aber als kleine Erklärung. Beim DC-Motor wird im Grunde der Motor über den Schalter angesteuert. Ähnlich wie früher schon bei den ganzen NiCd- und NiMH-Modellen. Hier geht auch die ganze Last über den Schalter, inkl. einer Kurzschlußbrücke in der Nullposition. Damit wird der Motor kurzgeschlossen und stoppt durch sein eigenes Magnetfeld (ganz einfach ausgedrückt).
Die Schalter der Li-Ion-Modelle haben noch zusätzlich Flachbandkabel dran die diverse Schaltzustände des Schalters an die Elektronik melden.

Bei den EC-Motoren gehen in der Regel die Versorgungsleitungen direkt von der Hauptplatine (komplett vergossen) an den Motor. Das sind meist 3 Kabel. Dazu kommt dann noch ein Flachbandkabel.

Ich habe noch mal ein paar Fotos angefügt wo man das besser sehen kann.
Das erste Foto zeigt den Motor. und man sieht den Anschlußblock mit den drei Kabeln (Rosa, Weiß, unten Schwarz).
Das zweite Foto zeigt die eigentliche Elektronik, natürlich komplett vergossen. Das Flachbandkabel kommt vom Schalter, die rote, grüne und gelbe Leitung auch.
Auf dem dritten Foto sieht man zwei Flachbandkabel. Das Schwarze ist für den Motor und das Graue für die LED's.

Wie Du siehst sind die EC-Motoren doch schon wesentlich Aufwändiger allein schon im Anschluss. Dazu kommen noch diverse andere Dinge die beachtet werden müssen.

Ich meine man sagte mal dass ein EC-Motor Kostentechnisch etwa den Faktor 3 oder 4 eines DC-Motors hat. Allerdings ist das auch ein Mittelwert, der je nach Menge variiert.

Gruß GW

[mack3457]

Ok, ich hatte mich bezgl. der Elektronik auf den Satz von kse bezogen:

Auf jeden Fall ist die Platine richtig groß, oder es sind 2 Platinen.

Für mich macht es den Eindruck, als wären die EC-Motoren für die eigentlichen Aufgaben (bohren, schrauben, sägen o.ä.) nicht optimal geeignet. Aber sie sind optimaler für den Akkubetrieb als die normalen Gleichstrommotoren, so dass man die vorhandenen Nachteile durch viele einzelne konstruktive Maßnahmen ausgleichen muss. Sei es über die Elektronik, sei es über die Mechanik (Getriebe).

Das macht verständlicher, wenn man sagt, dass einiges mehr an Entwicklungsaufwand in einem neuen EC-Gerät steckt.

Wenn die EC-Motoren dann Faktor zwei bis drei teurer sind, dann sagt das erst einmal nicht so viel aus, solange es unklar ist, wieviel Prozent der Kosten eines Gerätes im Motor steckt. Trotzdem ist er natürlich teurer, aber er bietet halt auch einen Mehrwert.

Wie dem auch sei: ich bin mit meinen Bosch-Geräten hochzufrieden und habe den Verdacht, dass Bosch in Zunkunft noch bessere Geräte bauen möchte. Das ist sehr schön.

Grüße
Thomas

[Kony]

Hallo,

ich würde mal behaupten den normalen Handwerker interessiert es einen Scheiß, ob Bürstenlos oder nicht.
Wichtig für den ist, er macht das was er soll und das möglichst lange.


Gruß
Kony

[willyausdemnorden]

Moin Kony
Jooo..
.....macht das er was er soll möglichst LANGE..
Sobald der unbedarfte Normalhandwerker, nicht mehr weiss wann er eigentlich das letzte Mal den Akku aus seinem EC-Schrauber nachgeladen hat wird der aber neugierig oder zweifelt sein eigenes Erinnerungsvermögen an.
Spätestens jetzt merken die was...(:)
Gruss Willy

[backmagic]

Werden doch inzwischen auch alle in China zusammengebastelt wie alle anderen auch.
 

[haifisch18]

Wie kommst du auf diese haltlose Behauptung? Kannst du das beweisen? Ich hab Geräte aus Ungarn, Deutschland und Malaysia hier, Zubehör außerdem auch noch aus der Schweiz.

[higw65]

 

erstellt von backmagic am 08.01.2018, 00:30 Uhr
Werden doch inzwischen auch alle in China zusammengebastelt wie alle anderen auch.
 

was ist mit "alle" gemeint?

[tt76]

Hmm.. ich hab hier auch Schrauber aus Malaysia und der Schweiz, aber keinen aus China.

[Kony]

Warum brushless motoren nicht immer erste Wahl sind

Ich gehe mal davon aus, das sich seine Aussage darauf bezog, darum geht es hier ja auch.


Gruß
Kony