Struktur eines Gleichstrommotors

Die Steuerungsstruktur eines bürstenlosen Gleichstrommotors: Ein bürstenloser Gleichstrommotor ist eine Art Synchronmotor, was bedeutet, dass seine Rotorgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds des Stators und der Anzahl der Rotorpole (P), N=120f/P, beeinflusst wird. Bei einer festen Anzahl von Rotorpolen ändert die Änderung der Frequenz des rotierenden Magnetfelds des Stators die Rotorgeschwindigkeit. Ein bürstenloser Gleichstrommotor ist im Wesentlichen ein Synchronmotor mit zusätzlicher elektronischer Steuerung (Treiber). Es steuert die Frequenz des rotierenden Magnetfelds des Stators und gibt die Rotorgeschwindigkeit zur wiederholten Korrektur an das Kontrollzentrum zurück, um Eigenschaften zu erreichen, die denen eines Gleichstrommotors nahe kommen. Mit anderen Worten: Ein bürstenloser Gleichstrommotor kann eine bestimmte Rotordrehzahl innerhalb seines Nennlastbereichs aufrechterhalten, selbst wenn sich die Last ändert.

Ein bürstenloser Gleichstromtreiber umfasst einen Stromversorgungsabschnitt und einen Steuerabschnitt: Der Stromversorgungsabschnitt versorgt den Motor mit dreiphasigem Strom, während der Steuerabschnitt die Eingangsstromfrequenz nach Bedarf umwandelt. Der Stromversorgungsabschnitt kann einen direkten Gleichstromeingang (typischerweise 24 V) oder einen Wechselstromeingang (110 V/220 V) akzeptieren. Wenn der Eingang Wechselstrom ist, muss dieser zunächst von einem Wandler in Gleichstrom umgewandelt werden. Unabhängig davon, ob es sich um einen Gleich- oder Wechselstromeingang handelt, muss die Gleichspannung zunächst von einem Wechselrichter in eine dreiphasige Spannung umgewandelt werden, um die Motorspulen anzutreiben. Der Wechselrichter besteht typischerweise aus sechs Leistungstransistoren (Q1-Q6), die in Oberarme (Q1, Q3, Q5) und Unterarme (Q2, Q4, Q6) unterteilt sind und als Schalter mit dem Motor verbunden sind, um den Stromfluss durch die Motorspulen zu steuern. Die Steuereinheit stellt PWM (Pulsweitenmodulation) bereit, um die Schaltfrequenz der Leistungstransistoren und den Zeitpunkt der Wechselrichterkommutierung zu bestimmen. Bürstenlose Gleichstrommotoren erfordern im Allgemeinen eine Drehzahlregelung, die sicherstellt, dass die Drehzahl bei Laständerungen stabil auf einem eingestellten Wert bleibt und keine nennenswerten Schwankungen aufweist. Daher ist der Motor mit einem Hall-Sensor ausgestattet, der das Magnetfeld erfasst und als Drehzahlregelung sowie als Grundlage für die Phasenfolgeregelung dient. Dies dient jedoch nur der Geschwindigkeitsregelung und kann nicht zur Positionierungsregelung verwendet werden.