In den letzten zehn Jahren haben bürstenlose DC-Motoren (bldcs) zunehmend bürstenbehaftete DC-Motoren ersetzt, insbesondere in Anwendungen, in denen hohe Drehzahlen (über 12.000 U / min) und eine lange Lebensdauer erforderlich sind.
Aber BLDC-Motoren haben nicht alle Vorteile: BLDC-Motoren bieten eine einfache Steuerung und kein Cogging, während die komplexe Struktur von BLDC-Motoren höhere Kosten bedeutet – herkömmliche BLDC-Motoren sind genutete Konstruktionen, das heißt, die Spulen sind in den Nuten um den Stator gewickelt .
Als Ergebnis wurde ein BLDC-Motor mit schlitzlosem Design entwickelt, der 4 große Vorteile gegenüber herkömmlichen genuteten BLDC-Motoren hat.
Schlitzlose BLDC-Motoren verwenden ein schlitzloses Design. Die Spulen werden in einem separaten externen Arbeitsgang gewickelt und dann bei der Motormontage direkt in den Luftspalt eingelegt.
Bei genuteten BLDC-Motoren verhindert das Vorhandensein von Statorzähnen, dass die Gesamtgröße des Motors minimiert wird. Außerdem wird der Wickelprozess mit schrumpfender Größe des Motors zunehmend schwieriger. Im Gegensatz dazu haben bürstenlose DC-Motoren ohne Schlitz Wicklungen, die schräg oder axial auf einem zylindrischen Statorkern befestigt sind, was die Größenreduzierung erleichtert.
Das schlitzlose Design hat auch Kostenvorteile, da es die Komplexität reduziert und der Statorkern einfacher herzustellen ist.
Während beide Konstruktionen mit viel höheren Geschwindigkeiten betrieben werden können als Gleichstrommotoren mit Bürsten, haben geschlitzte und schlitzlose Konstruktionen bei hohen Geschwindigkeiten unterschiedliche Eigenschaften. Um eine mechanische Stabilität bei hohen Drehzahlen (von 40.000 bis 60.000 U/min) zu erreichen, werden schlitzlose Rotoren in der Regel als zweipolige Permanentmagnete ausgeführt. Außerdem wird aufgrund des Vorhandenseins des großen Luftspalts, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit läuft, der Verlust des Statorkerns auf einen akzeptablen Bereich begrenzt. Dies bedeutet, dass ein schlitzloser BLDC-Motor von einer schlitzlosen Statorstruktur mit relativ geringen Eisenverlusten und daher einer hohen Leistungsdichte profitiert.
Tatsächlich war in den frühen Tagen des schlitzlosen BLDC-Motordesigns seine Leistungsdichte geringer als die des entsprechenden genuteten Motors. Das Aufkommen von Hochenergie-Permanentmagneten und ihren alternativen Magnetisierungsvorrichtungen hat jedoch die Leistungslücke verringert. Geschlitzte BLDC-Motoren sind weniger in der Lage, Hochenergiemagnete zu verwenden, da dickere Zähne erforderlich sind, um die magnetische Belastung des Motors zu erhöhen, was zur Folge hat, dass die Fläche der Nut und damit die elektrische Belastung des Motors verringert wird.
Geschlitzte BLDC-Motoren können ein höheres Drehmoment liefern als schlitzlose Konstruktionen, da geschlitzte Konstruktionen höheren Temperaturen standhalten und mehr Drehmoment erzeugen können. Aufgrund der Sättigung des Magnetkreises während des Überlastbetriebs wird jedoch das Drehmoment des Motors reduziert, und das zahnlose in der schlitzlosen Ausführung hat keine magnetische Sättigung, wodurch eine bessere Überlastung erreicht wird.
Obwohl schlitzlose BLDC-Motoren viele Vorteile gegenüber Standard-BLDCs haben, sind schlitzlose BLDC-Motoren in praktischen Anwendungen nicht immer die beste Wahl. Beispielsweise bieten schlitzlose BLDC-Motoren eine niedrige Induktivität, was eine Herausforderung für die Bewegungssteuerung darstellt. Wenn eine Steuerung mit Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet wird, führt eine niedrigere Induktivität zu höheren Motorverlusten. Steuerungen mit höheren Schaltfrequenzen (80 bis 100 kHz) oder serienkompensierter Induktivität können verwendet werden, um das Problem der niedrigen Induktivität zu verringern.
Tatsächlich eignen sich unterschiedliche BLDC-Motortechnologien für unterschiedliche Anwendungen. Geschlitzte BLDC-Motoren eignen sich für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge oder Haushaltsgeräte, die eine hohe Anzahl von Polen erfordern, und die endgültige Größe ist kein Problem. Sie werden auch in rauen Umgebungen bevorzugt, da die geschlitzten Spulen leichter zu schützen sind und mechanisch von den Statorzähnen gehalten werden. Und für Anwendungen, die hohe Geschwindigkeit und geringe Größe erfordern, wie z. B. in medizinischen Geräten oder tragbaren Industriewerkzeugen, sind schlitzlose BLDC-Motoren die bessere Wahl und bieten die beste Lösung.
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