Elektromotoren

Bürstenloser Gleichstrommotor

In diesem Artikel möchten wir dir einen ersten Einblick zum Thema bürstenloser Gleichstrommotor geben. Wir zeigen die seinen Aufbau und erklären außerdem seine Funktionsweise.

Schau am besten auch gleich in unser Video rein, um das Thema noch besser zu verstehen.

Inhaltsübersicht

Bürstenloser Gleichstrommotor einfach erklärt

Bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor, auch BLDC (Brushless Motor oder Brushless DC)- oder EC (Electronical Commutated)-Motor genannt, handelt es weniger um einen Gleichstrommotor. Er ähnelt eher einer Synchronmaschine. Die Idee ist, den Motor mittels einer elektrischen Schaltung so zu „kommutieren“, dass wir keine Bürsten mehr benötigen. Der Rotor ist daher permanenterregt und der Stator besteht aus Spulen. Die Spulen werden so angesteuert, dass ein drehendes Erregerfeld (magnetisches Drehfeld) entsteht.

Merke
Der Grund für die Entstehung eines Drehmoments ist die Kraft, die als Wechselwirkung zwischen zwei Magnetfeldern entsteht. Der permanenterregte Rotor wird somit vom Erregerfeld mitgezogen.

Aufbau des bürstenlosen Gleichstrommotors

Die Erregerwicklungen werden in der Regel an drei Phasen, also drei Stromanschlüsse mit unterschiedlicher Phasenbeziehung, angeschlossen.  Dabei sind die Erregerwicklungen jeweils um 120 Grad versetzt im Stator des Motors untergebracht. Ein Motor mit drei so angeordneten Spulen besitzt eine Polpaarzahl von 1. Würde man drei weitere Spule zwischen die bereits vorhandenen einfügen so hätte der Motor eine Polpaarzahl von 2 usw.. Allgemein gleicht der Aufbau dem eine Synchronmaschine. Die meisten Motoren haben ihren Rotor in der innerhalb des Stators. Sie werden als Innenläufer bezeichnet. Ein Bürstenloser Gleichstrommotor kann seinen Rotor auch außen haben. Dieser wird als Außenläufer bezeichnet.

Kommutierung des bürstenlosen Gleichstrommotors

Obwohl der Aufbau dem eines Synchronmotors entspricht, kann ein bürstenloser Gleichstrommotor auch mit Gleichstrom betrieben werden. Die Kommutierung, das heißt die Bestromung und Umkehrung der Stromrichtung, findet dann über eine Regelelektronik statt. Diese schaltet die Spulen nacheinander an und aus. Bei der Spannung der einzelnen Phasen handelt es sich daher um eine Art pulsierende Gleichspannung.

Eine Spule befindet sich immer im ausgeschalteten Zustand, während zwei andere eingeschaltet sind. Damit die Motorsteuerung weiß, wo sich der Rotor befindet, sind drei Hall-Sensoren über den Umfang verteilt angebracht . Um die Spulen ein- und auszuschalten, wird eine Schaltung bestehend aus drei Halbbrücken verwendet. Die Schalter der Halbbrücken werden dabei häufig entweder als MOS-FETs oder IGBTs ausgeführt.

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