Welche Arten von BLDC-Motoren gibt es?
Dec 27, 2023
Bürstenlose GleichstrommotorenEs gibt viele Typen und sie können nach Rotortyp, Fehlen oder Vorhandensein von Hall-Sensoren, Anzahl der Phasen und Antriebsmethode kategorisiert werden. Verschiedene Arten von bürstenlosen Motoren haben unterschiedliche Vorteile und können daher in unterschiedlichen Szenarien eingesetzt werden. In diesem Blog werden wir uns eingehender mit den Typen bürstenloser Gleichstrommotoren befassen und die Vor- und Nachteile jedes Typs anhand von Parametern wie Drehmoment, Drehzahl und Effizienz analysieren.
Einteilung nach Rotortyp
Je nach Rotortyp kann der bürstenlose Gleichstrommotor in einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit Innenläufer und einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit Außenläufer unterteilt werden.
1. Bürstenloser Gleichstrommotor mit Innenläufer
Bürstenlose Gleichstrommotoren mit Innenläufer verfügen über rotierende Teile (Rotoren) innerhalb einer elektromagnetischen Spulenbaugruppe (Stator). Diese Art der BLDC-Motorkonstruktion ermöglicht die Wärmeableitung durch Wärmeleitung, da die Statorspule am Motorgehäuse montiert ist. Und es kann problemlos Spitzengeschwindigkeiten erreichen, die sich am besten für Anwendungen eignen, die höhere Geschwindigkeitseigenschaften erfordern.
2. Bürstenloser Gleichstrommotor mit Außenläufer
Bei einem bürstenlosen Außenläufer-Gleichstrommotor ist, wie der Name schon sagt, der Rotor außen und der Stator innen im Rotor angeordnet. Beim bürstenlosen Gleichstrommotor mit Außenläufer sind die Magnete, die sich ursprünglich in der Mitte befanden, zu einem Stück verarbeitet und am Gehäuse befestigt. BLDC-Außenrotormotoren verwenden typischerweise eine größere Anzahl von Permanentmagnetpolen am Rotor, was mehr Drehmoment und einen gleichmäßigeren Betrieb bedeutet. Sein größter Nachteil ist jedoch seine langsame Geschwindigkeit. Daher eignen sich diese Motortypen besser für Anwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment.
Klassifizierung nach Hall-Sensoren
Je nachdem, ob ein Hallsensor vorhanden ist oder nicht, kann er in bürstenlose Gleichstrommotoren mit Sensor und bürstenlose Gleichstrommotoren ohne Sensor unterteilt werden
1. Bürstenlose Gleichstrommotoren mit Sensor
BLDC-Motoren mit Hall-Sensoren sind Motoren, die auf Sensoren angewiesen sind, um Rotorpositionsdaten bereitzustellen. Diese Arten von bürstenlosen Motoren bieten zuverlässige Leistung bei niedrigeren Drehzahlen. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten liefern die Sensoren genaue Daten für eine reibungslose Rotation. Allerdings kommt es bei höheren Geschwindigkeiten zu Problemen mit einer vorzeitigen Rückmeldung und kann auch durch raue Bedingungen wie magnetische Interferenzen oder Umgebungen mit hohen Temperaturen beeinträchtigt werden, die den Sensorbetrieb und damit den Motorbetrieb beeinträchtigen können.
2. Sensorloser bürstenloser Gleichstrommotor
Sensorlose bürstenlose Gleichstrommotoren verwenden keine Hall-Sensoren; Stattdessen verlässt sich seine Steuerung auf die in den Statorspulen erzeugte elektromotorische Gegenkraft, um die Rotorposition zu berechnen. Diese Art von bürstenlosen Gleichstrommotoren bietet optimale Leistung bei hohen Drehzahlen. Sie können sie auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen verwenden, da sie keine Sensoren verwenden. Diese Motortypen eignen sich für schnelle und kostengünstige Anwendungen, da der Motor nicht genau gesteuert werden kann, wenn die elektromotorische Gegenkraft zu niedrig oder stationär ist, um von der Steuerung gelesen zu werden.
Einteilung nach Phase
Je nach Anzahl der Phasen können bürstenlose Gleichstrommotoren in einphasige bürstenlose Gleichstrommotoren, zweiphasige bürstenlose Gleichstrommotoren und dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotoren unterteilt werden.
1. Einphasiger BLDC-Motor
Der Rotor eines einphasigen bürstenlosen Motors besteht aus einem Paar Nord- und Südpolen. Dieses bürstenlose Gleichstrommotordesign hat Vor- und Nachteile. Der Vorteil besteht darin, dass zunächst sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht werden können. Der Nachteil besteht darin, dass die Leistung dieses einphasigen BLDC-Motors bei niedrigen Drehzahlen deutlich abnimmt, was sich auf die Rotationsstabilität und den Wirkungsgrad auswirkt.
2. Zweiphasen-BLDC-Motor
Zweiphasenmotoren laufen ruhiger und sind effizienter als Einphasenmotoren. Allerdings verfügen sie im Vergleich zu Drehstrommotoren über relativ einfache Steuerungssysteme. Während Einphasenmotoren für einfache Anwendungen geeignet sind, sind Dreiphasenmotoren für Hochleistungsanwendungen überlegen, erfordern jedoch mehr Steuerung. Zweiphasige BLDC-Motoren hingegen kombinieren einen hohen Wirkungsgrad mit einem relativ einfachen Steuerungssystem für mittlere Leistungen und komplexe Anwendungen.
3. Dreiphasen-BLDC-Motor
Dreiphasige bürstenlose Motoren verwenden mehrere Pole am Rotor, bis zu 12 oder mehr. Gegenüberliegende Pole stehen sich gegenüber. Mehr Stäbe sorgen für eine sanftere Drehung, allerdings auf Kosten der Geschwindigkeit. Daher können diese Arten von bürstenlosen Motoren keine hohen Drehzahlen erreichen und eignen sich für Anwendungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment.
Klassifizierung nach der Drive-Methode
1. Bürstenloser Gleichstrommotor mit Sinuswellenantrieb:
Beim Sinuswellenantrieb für bürstenlose Gleichstrommotoren erfolgt die Stromversorgung mit einer Sinuswellenform. Diese Methode bietet im Vergleich zu anderen Antriebstypen einen sanfteren und leiseren Betrieb. Es reduziert die Drehmomentwelligkeit und minimiert elektrische Geräusche. Die sinusförmige Wellenform kommt dem idealen Verhalten sehr nahe, was zu einer verbesserten Effizienz und reduzierten Vibrationen führt. Diese Art von Antrieb wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise Steuerung und minimale elektromagnetische Störungen unerlässlich sind, beispielsweise in der Hochleistungsrobotik oder in Elektrofahrzeugen.
2. Bürstenloser Gleichstrommotor mit Rechteckwellenantrieb:
Beim Rechteckwellenantrieb für bürstenlose Gleichstrommotoren erfolgt die Stromversorgung mit einer Rechteckwellenform. Obwohl die Steuerung einfacher ist, erzeugt er im Vergleich zum Sinuswellenantrieb tendenziell mehr Drehmomentschwankungen und höhere elektrische Geräusche. Rechteckantriebe eignen sich für Anwendungen, bei denen eine kostengünstige und einfache Steuerung im Vordergrund steht, beispielsweise in einfachen Automatisierungssystemen oder kostengünstiger Unterhaltungselektronik. Im Vergleich zum Sinuswellenantrieb ist dieser Kompromiss jedoch ein Kompromiss in Bezug auf Laufruhe und Effizienz.
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