Sowohl Outrunner- als auch Inrunner-BLDC-Motoren sind effiziente und zuverlässige bürstenlose Motorlösungen, die jedoch für unterschiedliche Anforderungen ausgelegt sind.

Ein Outrunner-BLDC-Motor verfügt über ein äußeres Drehgehäuse und liefert ein höheres Drehmoment bei niedrigerer Drehzahl. Er findet breite Anwendung in Drohnen, Lüftern, Gimbals, E-Bikes und Direktantriebssystemen.

Ein Inrunner-BLDC-Motor verfügt über einen Innenrotor und eignet sich besser für den Betrieb bei hohen Drehzahlen, eine bessere Wärmeableitung und kompakte industrielle Konstruktionen. Er wird häufig in Elektrowerkzeugen, Pumpen, Kompressoren, Spindeln und Automatisierungsanlagen eingesetzt.

Was ist ein Inrunner-BLDC-Motor?

Bei einem Inrunner-BLDC-Motor befindet sich der Rotor im Inneren des Stators. Der Rotor mit seinen inneren Magneten dreht sich, während die umgebenden Statorwicklungen ein rotierendes Magnetfeld erzeugen.

Diese Bauweise ähnelt herkömmlichen Motorkonstruktionen, und dank ihres kompakten, leichten Rotors erreichen Inrunner-Motoren deutlich höhere Drehzahlen.

Inrunner-BLDC-Motoren werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die Folgendes erfordern:

• Hohe Drehzahl
• Kompakte Motorgröße
• Gute Wärmeableitung
• Präzise Drehzahlregelung
• Anpassung an Getriebe oder Kraftübertragung

Vorteile	Nachteile
Eignung für hohe Drehzahlen	Geringeres direktes Drehmoment
Bessere Wärmeableitung	Erfordert oft ein Getriebe für hohes Drehmoment
Kompakte zylindrische Bauweise	Getriebe kann Geräuschentwicklung und Kosten erhöhen
Schnelles dynamisches Ansprechverhalten	Weniger geeignet für Propeller mit Direktantrieb
Gut für den Dauerbetrieb geeignet	Bei höheren Drehzahlen ist unter Umständen eine sorgfältige Auswuchtung erforderlich

Typische Anwendungsbereiche sind Elektrowerkzeuge, Pumpen, Kompressoren, CNC-Spindeln, Modellboote, industrielle Automatisierung und einige Systeme für Elektrofahrzeuge.

Was ist ein BLDC-Außenläufermotor?

Bei einem Outrunner-BLDC-Motor befindet sich der Rotor außerhalb des Stators. Der zentrale Stator bleibt stationär, während sich das äußere, mit Magneten bestückte Gehäuse um ihn herum dreht.

Dank seines breiteren rotierenden Gehäuses liefert ein Outrunner ein stärkeres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und eignet sich daher ideal für Direktantriebssysteme.

Outrunner-BLDC-Motoren werden häufig eingesetzt in:

• Drohnen und UAVs
• RC-Flugzeuge
• Elektrofahrrädern
• Kühlventilatoren
• Direktantriebssystemen
• Kardanringe
• Robotergelenke
• Anwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment

Vorteile	Nachteile
Hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl	Geringere Höchstgeschwindigkeit
Gutes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis	Die Kühlung kann schwieriger sein
Geeignet für Direktantrieb	Größere rotierende Außenhülle
Oftmals kein Getriebe erforderlich	Höheres Trägheitsmoment
Ideal für Drohnen, Lüfter und E-Bikes	Nicht ideal für Systeme mit sehr hohen Drehzahlen

Das Hauptmerkmal eines Außenläufermotors ist sein hohes Drehmoment, ohne dass immer ein Getriebe erforderlich ist.

Grundlegender konstruktiver Unterschied

Der größte Unterschied zwischen einem Außenläufer- und einem Innenläufer-BLDC-Motor ist die Position des Rotors.

Bezeichnung	Inrunner-BLDC-Motor	BLDC-Außenläufermotor
Position des Rotors	Im Inneren des Stators	Außerhalb des Stators
Statorposition	Außerhalb	Innen
Drehendes Teil	Innere Welle/Rotor	Außenhülle/Gehäuse
Drehzahl	Höher	Niedriger
Drehmoment	Niedriger bei gleicher Größe	Höher bei gleicher Größe
Kühlung	In der Regel besser	Anspruchsvoller
Übliche Verwendung	Hochgeschwindigkeitssysteme	Direktantriebssysteme

Einfach ausgedrückt: Ein Innenläufer eignet sich besser für hohe Drehzahlen, während ein Außenläufer besser für hohes Drehmoment geeignet ist.

Drehmomentvergleich

Ein BLDC-Außenläufermotor erzeugt in der Regel mehr Drehmoment als ein Innenläufermotor ähnlicher Größe, da sein Rotor einen größeren Durchmesser hat. Ein größerer Rotorradius verleiht dem Motor eine größere Hebelwirkung, wodurch er eine stärkere Drehkraft erzeugen kann.

Aus diesem Grund werden Außenläufermotoren häufig in Drohnen eingesetzt. Drohnenpropeller benötigen ein hohes Drehmoment bei relativ niedriger Drehzahl, und ein Außenläufermotor kann den Propeller direkt ohne Getriebe antreiben.

Innenläufermotoren liefern in der Regel weniger direktes Drehmoment. Wenn ein hohes Drehmoment benötigt wird, werden sie oft mit einem Getriebe kombiniert. Das Getriebe reduziert die Drehzahl und erhöht das Drehmoment.

Drehzahlvergleich

Inrunner-BLDC-Motoren eignen sich in der Regel besser für den Betrieb bei hohen Drehzahlen. Da der Rotor kleiner und leichter ist, weist er ein geringeres Trägheitsmoment auf. Dies ermöglicht eine schnellere Beschleunigung und Drehzahlanpassung.

Outrunner-Motoren laufen in der Regel bei niedrigeren Drehzahlen, da die äußere Rotorschale größer und schwerer ist. Bei sehr hohen Drehzahlen kann die größere rotierende Masse zu einer höheren mechanischen Belastung führen.

Aus diesem Grund werden Inrunner-Motoren häufig in Hochgeschwindigkeitswerkzeugen, Pumpen, Spindeln und Kompressoren eingesetzt. Outrunner-Motoren kommen häufiger in Anwendungen mit niedrigen oder mittleren Drehzahlen zum Einsatz, bei denen das Drehmoment wichtiger ist als die maximale Drehzahl.

Vergleich des Wirkungsgrads

Sowohl Außenläufer- als auch Innenläufer-BLDC-Motoren können bei richtiger Auslegung und Abstimmung mit dem passenden Regler einen hohen Wirkungsgrad erzielen.

Der Wirkungsgrad hängt jedoch von vielen Faktoren ab, darunter:

• Motorgröße
• Wicklungsauslegung
• Magnetqualität
• Leistung des Reglers
• Lastbedingungen
• Kühlverfahren
• Betriebsdrehzahl

Außenläufermotoren können in Direktantriebsanwendungen sehr effizient sein, da sie unter Umständen kein Getriebe benötigen. Der Verzicht auf das Getriebe reduziert mechanische Verluste, Geräuschentwicklung und Wartungsaufwand.

Inrunner-Motoren können ebenfalls sehr effizient sein, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Wenn jedoch ein Getriebe erforderlich ist, kann der Gesamtwirkungsgrad des Systems durch Getriebereibung und Übertragungsverluste beeinträchtigt werden.

Wärmeableitung

Bei einem Inrunner-BLDC-Motor befinden sich die Statorwicklungen nahe am Außengehäuse. Da der größte Teil der Motorwärme in den Wicklungen entsteht, trägt dieser Aufbau dazu bei, die Wärme leichter an das Motorgehäuse abzuleiten. Daher weisen Inrunner-Motoren in der Regel eine bessere Kühlleistung auf.

Der Stator befindet sich im Inneren des rotierenden Außengehäuses. Die Wärmequelle ist stärker eingeschlossen, was die Kühlung erschweren kann. Einige Außenläufermotoren nutzen den durch die Rotation erzeugten Luftstrom, Belüftungsöffnungen oder ein externes Kühlsystem, um die Temperatur zu regulieren.

Für den kontinuierlichen Hochleistungsbetrieb sollte die Kühlung sorgfältig berücksichtigt werden, insbesondere bei der Verwendung eines Außenläufermotors.

Größe und Gewicht

Outrunner-Motoren bieten oft ein hohes Drehmoment bei kompakter axialer Länge. Durch ihren kurzen und breiten Aufbau eignen sie sich für Anwendungen, bei denen ein starkes Drehmoment benötigt wird, die Motorlänge jedoch begrenzt ist.

Inrunner-Motoren sind oft länger und schmaler. Sie eignen sich für kompakte zylindrische Einbauräume und Hochgeschwindigkeitssysteme.

Bei Drohnen sind Outrunner-Motoren beliebt, da sie ein hervorragendes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis bieten. Bei Elektrowerkzeugen und Pumpen werden oft Inrunner-Motoren bevorzugt, da sich ihre Form besser in schmale Gehäuse einfügen lässt.

Steuerung und Ansprechverhalten

Beide Motortypen erfordern einen elektronischen Drehzahlregler, auch bekannt als ESC oder BLDC-Treiber.

Inrunner-Motoren weisen im Allgemeinen eine geringere Rotorträgheit auf, sodass sie schnell auf Drehzahländerungen reagieren können. Sie eignen sich ideal für eine präzise Hochgeschwindigkeitssteuerung.

Outrunner-Motoren haben eine höhere Trägheit, da sich die Außenhülle dreht. Dies kann im Vergleich zu Inrunner-Motoren zu einer langsameren Beschleunigung und Verzögerung führen. Die höhere Trägheit kann jedoch in manchen Anwendungen auch für einen gleichmäßigeren Lauf sorgen.

Bei Präzisionsanwendungen hängt die endgültige Leistung nicht nur vom Motortyp ab, sondern auch vom Encoder, dem Steuerungsalgorithmus, den Lastbedingungen und der mechanischen Konstruktion.

Geräusche und Vibrationen

Außenläufermotoren laufen aufgrund ihres höheren Drehmoments und ihrer größeren rotierenden Masse bei niedrigeren Drehzahlen ruhiger. Dies kann für Lüfter, Kardanringe und Direktantriebssysteme von Vorteil sein.

Innenläufermotoren können bei sehr hohen Drehzahlen mehr Geräusche erzeugen, insbesondere wenn sie mit Getrieben kombiniert werden. Ein gut ausgewuchteter Innenläufermotor kann jedoch dennoch leise laufen.

Geräusche und Vibrationen werden zudem von der Lagerqualität, der Motorauswuchtung, der Schaltfrequenz des Reglers und der Einbaustruktur beeinflusst.

Anwendungsvergleich

Anwendung	Bessere Wahl	Grund
Drohnenpropeller	Außenläufer	Hohes Drehmoment, Direktantrieb, geringes Gewicht
Elektrobohrmaschine	Inrunner	Hohe Drehzahl, kompaktes Gehäuse, getriebefähig
Lüfter	Außenläufer	Gutes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und Direktantrieb
Pumpe	Inrunner	Hohe Drehzahl und bessere Kühlung
CNC-Spindel	Inrunner	Anforderung an sehr hohe Drehzahl
Kardan	Außenläufer	Gleichmäßiges Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen
Nabenmotor für E-Bikes	Außenläufer	Direkter Radantrieb und hohes Drehmoment
Kompressor	Inrunner	Kontinuierlicher Hochgeschwindigkeitsbetrieb
Robotergelenk	Außenläufer oder getriebener Innenläufer	Abhängig von Drehmoment und Platzverhältnissen
RC-Boot	Inrunner	Hohe Drehzahl und kompakte Bauweise

So wählen Sie den richtigen BLDC-Motortyp aus

Bei der Wahl zwischen einem Außenläufer- und einem Innenläufer-BLDC-Motor sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen.

Erforderliche Drehzahl

Wenn Ihre Anwendung eine sehr hohe Drehzahl erfordert, ist ein Innenläufer-Motor in der Regel die bessere Wahl. Er ist für hohe Drehzahlen ausgelegt und mit Untersetzungsgetrieben kompatibel.

Wenn Ihre Anwendung mit niedriger oder mittlerer Drehzahl läuft, ist möglicherweise ein Außenläufer-Motor besser geeignet.

Erforderliches Drehmoment

Wenn Sie ein hohes Drehmoment ohne Getriebe benötigen, wählen Sie einen Außenläufermotor. Sein größerer Rotordurchmesser trägt dazu bei, direkt ein starkes Drehmoment zu erzeugen.

Wenn das Drehmoment über ein Getriebe erhöht werden kann, ist möglicherweise auch ein Innenläufermotor eine gute Option.

Platzbeschränkung

Wenn der Motor in einen langen und schmalen Raum passen muss, lässt sich ein Außenläufermotor oft leichter einbauen.

Wenn die Anwendung einen breiteren Motor mit kürzerer Länge zulässt, kann ein Außenläufermotor ein hohes Drehmoment in kompakter Bauweise liefern.

Kühlungsanforderungen

Für den dauerhaften Schwerlastbetrieb sind Innenläufermotoren in der Regel im Vorteil, da ihre Wicklungswärme leichter an das Außengehäuse abgegeben werden kann. Achten Sie auf einen ausreichenden Luftstrom und eine ausreichende Kühlung, um eine Überhitzung zu vermeiden.

Direktantrieb oder Getriebeantrieb

Wenn Sie ein einfaches Direktantriebssystem wünschen, ist ein Außenläufermotor oft die bessere Wahl. Er kann den Bedarf an Zahnrädern, Riemen oder Getriebeteilen reduzieren.

Wenn Ihr System bereits ein Getriebe verwendet oder vor der Untersetzung eine sehr hohe Drehzahl benötigt, ist ein Innenläufermotor möglicherweise besser geeignet.

Kosten und Wartung

Außenläufermotoren können die Komplexität des Systems verringern, da sie unter Umständen kein Getriebe benötigen. Dies kann in manchen Anwendungen den Wartungsaufwand senken.

Innenläufermotoren erfordern zwar möglicherweise zusätzliche Getriebeteile, lassen sich jedoch in industriellen Umgebungen oft leichter kühlen und schützen.

Was ist besser?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort. BLDC-Außenläufermotoren eignen sich besser für Anwendungen mit hohem Drehmoment, niedrigen Drehzahlen und Direktantrieb. BLDC-Innenläufermotoren eignen sich besser für Anwendungen mit hohen Drehzahlen, kompakten Abmessungen und Dauerbetrieb.

Entscheiden Sie sich für einen Außenläufermotor, wenn Ihre Anwendung ein hohes Drehmoment, niedrige Drehzahlen, eine leichte Bauweise und Direktantrieb erfordert. Wählen Sie einen Innenläufermotor, wenn Ihre Anwendung hohe Drehzahlen, eine bessere Kühlung, eine kompakte zylindrische Bauweise oder die Integration eines Getriebes erfordert.