Was ist bürstenloser gleichstrommotor?

Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor)

Ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor), auch elektronisch kommutierter Motor (ECM) genannt, ist ein Synchronmotor, der mit Gleichstrom betrieben wird und dessen Kommutierung elektronisch und nicht mechanisch erfolgt. Im Gegensatz zu bürstenbehafteten Gleichstrommotoren haben BLDC-Motoren keine Bürsten, die verschleißen können, was ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit erhöht.

Funktionsweise:

Die Drehbewegung wird durch das Zusammenspiel des Magnetfeldes des Stators (feststehender Teil des Motors) und des Rotors (drehender Teil des Motors) erzeugt. Der Stator besteht aus Wicklungen, die von einer elektronischen Steuerung gespeist werden. Durch die Ansteuerung der Wicklungen in einer bestimmten Reihenfolge wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Der Rotor, der Permanentmagnete enthält, folgt diesem rotierenden Feld, wodurch die Drehbewegung entsteht.

Komponenten:

• Stator: Enthält die Wicklungen, die das rotierende Magnetfeld erzeugen.
• Rotor: Enthält Permanentmagnete.
• Elektronische Steuerung: Kommutiert die Statorwicklungen, um die Drehbewegung zu steuern und zu steuern. Die Steuerung benötigt in der Regel Sensoren (z.B. Hallsensoren) zur Rotorlageerkennung.
• Positionssensor: Liefert Informationen über die Rotorposition, die für die elektronische Kommutierung benötigt werden. Häufig werden Hallsensoren verwendet.

Vorteile:

• Hohe Effizienz: BLDC-Motoren haben einen hohen Wirkungsgrad, da sie weniger Energieverluste durch Reibung (keine Bürsten) haben.
• Lange Lebensdauer: Durch den Verzicht auf Bürsten ist die Lebensdauer deutlich höher als bei bürstenbehafteten Motoren.
• Hohe Zuverlässigkeit: Weniger mechanische Verschleißteile führen zu einer höheren Zuverlässigkeit.
• Hohe Drehzahl und Drehmoment: BLDC-Motoren können hohe Drehzahlen und Drehmomente erreichen.
• Gute Steuerbarkeit: Die elektronische Steuerung ermöglicht eine präzise Drehzahl- und Drehmomentregelung.
• Geringe Geräuschentwicklung: Kein Bürstenfeuer führt zu geringerer Geräuschentwicklung.

Nachteile:

• Höhere Kosten: Die elektronische Steuerung macht BLDC-Motoren in der Regel teurer als bürstenbehaftete Motoren.
• Komplexere Steuerung: Die Ansteuerung erfordert eine komplexere Elektronik.

Anwendungen:

BLDC-Motoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Elektrofahrzeuge: Antriebsmotoren, Lüfter, Pumpen.
• Haushaltsgeräte: Waschmaschinen, Geschirrspüler, Staubsauger.
• Industrielle Automatisierung: Robotik, CNC-Maschinen.
• Computer: Festplatten, Lüfter.
• Drohnen: Antriebsmotoren.

Steuerungsmethoden:

• Blockkommutierung (Trapezkommutierung): Einfache und kostengünstige Methode.
• Sinuskommutierung (FOC - Field-Oriented Control): Bietet eine präzisere und effizientere Steuerung.

Wichtige Parameter:

• Drehzahl: Gemessen in Umdrehungen pro Minute (RPM).
• Drehmoment: Gemessen in Newtonmeter (Nm).
• Leistung: Gemessen in Watt (W).
• Spannung: Gemessen in Volt (V).
• Strom: Gemessen in Ampere (A).
• KV-Wert: Gibt die Drehzahl pro Volt an.