BLDC Motoren -Aussenläufer

BLDC Motoren -Aussenläufer sind für ihre hohe Laufruhe, den enormen Drehzahlbereich und die lange Lebensdauer bekannt. Ihre Kommutierung erfolgt heute elektronisch. Die Einsatzbereiche sind vielfältig.

Wo nutzt man BLDC Motoren -Aussenläufer vorrangig?
Diese Motoren können hinsichtlich ihrer Bauform auch Generatoren sein, das ist wichtig anzumerken. Als Motoren werden sie bevorzugt in diesen Bereichen eingesetzt:

• Axiallüfter
• Kreiselmotoren
• Deckenventilatoren
• Lüfter von CPU-Kühlern
• Direktantriebe von Polygonspiegeln in der Scannereinheit eines Laserdruckers
• getriebelose Nabendynamos, Rollendynamos und Radnabenmotoren als Direktantriebe

Bei diesen Anwendungen ist das Rotations-Trägheitsmoment erwünscht oder nicht schädlich. Die Bauform dieser Motoren zeichnet sich dadurch aus, dass der Stator im Innern der Maschine vom Rotor umschlossen ist. Es gibt die Variante seit 1897, der deutsche Ingenieur Emil Ziehl entwarf sie damals für ein Berliner Maschinenbauunternehmen. Die BLDC Motoren in dieser Ausführung sind elektronisch kommutierte Motoren, deren Läufer aus einem mehrpolig magnetisierten Ring oder mehreren radial ausgerichteten Dauermagneten besteht. Mit einem Encoder und 4Q-Reglern lassen sich diese Motoren als Servoantrieb einsetzen.

BLDC Motoren -Aussenläufer: technische Spezifikationen
Die eisenlosen BLDC Coreless Motoren gibt es den Anwendungen entsprechend auch in sehr kleinen Durchmessern von 4,0 bis 22,0 mm, wobei sie sich durch ihre hohe Effizienz, den geringen Stromverbrauch, das kleine Trägheitsmoment und die hohe Dynamik auszeichnen. In diesem Bereich werden sie mit einer 12 VDC Spannung betrieben, bei Durchmessern von 35,0 bis 85 mm sind es dann 96 VDC. Die Drehzahlen bewegen sich im Bereich um 3.000 rpm bei einem Nenndrehmoment von 2,5 bis 70 Ncm.

Auslegung der BLDC Motoren -Aussenläufer
Die Auslegung der BLDC Wicklung erfolgt meistens als dreiphasiges System mit unterschiedlich hohen Polzahlen, die sich nach dem Drehzahlbereich richten. Bei CPU-Lüftern nutzt man aus Kostengründen lediglich eine Phase plus Sensor. Zur Synchronmaschine gibt es Unterschiede hinsichtlich des Wicklungsaufbaus, der Polschuhe und der Ansteuerung mit Blockkommutierung. Wenn diese sensorgesteuert erfolgt, enthält der BLDC-Motor drei Hallsensoren zur Erkennung seiner eigenen Rotorlage. Für die Blockkommutierung benötigt er eine Brückenschaltung, die bei drei Phasen auch drei Gegentaktstufen aufweist. Die charakteristische Kommutierung besteht beim dreiphasigen Motor pro Drehfelddurchlauf aus sechs Blöcken, wobei stets nur zwei Gegentaktstufen aktiv sind, während eine floatet. Die Brückensteuerung schaltet automatisch weiter, daher befindet sich das innere Statorfeld immer im Block mit der maximalen Generatorspannung (= optimalen Magnetflussänderung). Der Motor läuft hoch, bis die Generatorspannung der angelegten Versorgungsspannung entspricht. Für die Drehzahlsteuerung lässt sich entweder die Versorgungsspannung ändern oder in die Brückenschaltung ein PWM-Signal einspeisen. Es kann sich um eine bipolare oder unipolare PWM handeln.

BLDC Motoren -Aussenläufer: Kummutierungsvarianten
Die sensorgesteuerte Kommutierung erfolgt, indem Hall-Sensoren die jeweils aktuelle Rotorposition erfassen und die Information ans Steuerungssystem weitergeben. Sie erfassen die aktuelle Rotorposition über das Magnetfeld. Es ist auch eine sensorlose Kommutierung möglich, bei der die Information zur Rotorlage durch eine indirekte Messung der elektrischen Spulenparameter ermittelt wird. Nicht zuletzt gibt es für anspruchsvolle Steuerungen in der Antriebstechnik eine Vektorregelung, die es erlaubt, vorauseilend oder verzögert in den nächsten Block zu schalten. Damit lässt sich die Zeitspanne des Ummagnetisierens kompensieren.