Die Geschichte der Motoren begann mit der Entdeckung elektromagnetischer Phänomene im frühen 19. Jahrhundert und entwickelte sich nach und nach zu einem der wichtigsten elektronischen Systeme im Industriezeitalter. Mit der Entwicklung der Technologie haben Ingenieure und Techniker viele Arten von Motoren erfunden, darunter Gleichstrommotoren (DC), Induktionsmotoren und Synchronmotoren.
Als eine Art Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) haben bürstenlose Motoren eine lange Geschichte. Aufgrund seiner Schwierigkeiten beim Starten und Ändern der Geschwindigkeit wurde es jedoch in der Anfangszeit nur für industrielle Anwendungen mit teuren Steuermechanismen weit verbreitet. In den letzten Jahren haben sich bürstenlose Motoren jedoch mit der Verbesserung leistungsstarker Permanentmagnete und dem gestiegenen Energiesparbewusstsein der Menschen in verschiedenen Bereichen rasant weiterentwickelt.
Der Unterschied zwischen DC-Bürstenmotoren und bürstenlosen Motoren
Der bürstenbehaftete Gleichstrommotor (üblicherweise als Gleichstrommotor bezeichnet) zeichnet sich durch gute Steuerbarkeit, hohen Wirkungsgrad und einfache Miniaturisierung aus. Es ist der am häufigsten verwendete Motortyp. Im Vergleich zum DC-Bürstenmotor benötigt der bürstenlose Motor keine Bürsten und Kommutatoren, sodass er eine lange Lebensdauer hat, leicht zu warten ist und ein geringes Betriebsgeräusch aufweist. Darüber hinaus verfügt es nicht nur über die hohe Regelbarkeit des Gleichstrommotors, sondern auch über ein hohes Maß an konstruktiver Freiheit und lässt sich leicht in die Ausrüstung einbetten. Dank dieser Vorteile hat sich der Einsatz bürstenloser Motoren schrittweise ausgeweitet. Derzeit wird es häufig in Industrieanlagen, Büroautomationsgeräten und Haushaltsgeräten eingesetzt.
Arbeitsbedingungen bürstenloser Motoren
Wenn der bürstenlose Motor arbeitet, wird der Permanentmagnet zunächst als Rotor (rotierende Seite) und die Spule als Stator (feste Seite) verwendet. Dann steuert die externe Wechselrichterschaltung das Schalten des Stroms zur Spule entsprechend der Drehung des Motors. Der bürstenlose Motor wird in Verbindung mit der Wechselrichterschaltung verwendet, die die Rotorposition erkennt und den Strom entsprechend der Rotorposition in die Spule einspeist.
Es gibt drei Hauptmethoden zur Rotorpositionserkennung: Eine davon ist die Stromerkennung, die eine notwendige Voraussetzung für die magnetfeldorientierte Steuerung ist; die zweite ist die Hall-Sensor-Erkennung, bei der drei Hall-Sensoren verwendet werden, um die Rotorposition über das Magnetfeld des Rotors zu erkennen; Die dritte ist die Erkennung der induzierten Spannung, die die Rotorposition anhand der durch die Drehung des Rotors erzeugten induzierten Spannungsänderung erkennt. Dies ist eine der Positionserkennungsmethoden des Induktionsmotors.
Es gibt zwei grundlegende Steuerungsmethoden für bürstenlose Motoren. Darüber hinaus gibt es einige Steuerungsmethoden, die komplexe Berechnungen erfordern, wie z. B. die Vektorsteuerung und die Schwachfeldsteuerung.
Rechteckantrieb
Entsprechend dem Drehwinkel des Rotors wird der Schaltzustand des Leistungselements der Wechselrichterschaltung umgeschaltet und dann die Stromrichtung der Statorspule geändert, um den Rotor zu drehen.
Sinuswellenantrieb
Der Rotor wird gedreht, indem der Drehwinkel des Rotors erfasst, im Wechselrichterkreis ein dreiphasiger Wechselstrom mit einer Phasenverschiebung von 120 Grad erzeugt und anschließend die Stromrichtung und die Größe der Statorspule geändert werden.
Bürstenlose Gleichstrommotoren werden derzeit häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Haushaltsgeräte, Automobilelektronik, Industrieanlagen, Büroautomation, Roboter und tragbare Unterhaltungselektronik. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Motortechnologie wird der Einsatz bürstenloser Gleichstrommotoren in Zukunft einen breiteren Entwicklungsspielraum haben.
