In diesem Artikel werden die Hauptvorteile von bürstenlosen Gleichstrom-Synchronmotoren, auch BLDC (BrushLess Direct Current) genannt, dargestellt, die von Umrichtern und mit Permanentmagnetrotor (PM rotor) angetrieben werden.
BLDC-Motoren bestehen hauptsächlich aus 3 Elementen:
- Dem Stator, bestehend aus einem Paket von gestanzten Blechen oder „T“-förmigen Abschnitten (die im montierten Zustand den Stator bilden), auf deren Zähne die Spulen zur Bildung der Wicklung gewickelt werden. Diese werden entsprechend miteinander und mit der Elektronikplatine verbunden
- Dem Rotor, der aus einem zylindrischen Träger besteht, auf den die Permanentmagnete geklebt sind, oder aus einem Paket von gestanzten Blechen mit „Taschen“, in die die Permanentmagnete eingesetzt werden
- Der Elektroplatine als „Steuerung“ für die ordnungsgemäße Funktion des Motors
Die Entwicklung von Halbleitern hat die Entstehung dieser Motoren seit den 80er Jahren ermöglicht. Die Verbreitung wurde in den letzten Jahren durch die deutliche Verkleinerung der elektronischen Komponenten verstärkt und daher hat die Ersetzung von Bürstenmotoren (Brushed DC motors) in einigen Anwendungen wesentliche Vorteile:
- Austausch der Bürsten und des Schalters durch einen PM-Rotor und eine Steuerplatine, die eine größere und bessere „Dynamik“ ermöglichen (im Sinne von Drehzahl- und Drehmomentbereich sowie Feineinstellung)
- Beseitigung von Wartungsproblemen durch Bürstenverschleiß
- Vermeidung von Funkenbildung in Schleifkontakten, die in explosionsgefährdeten Bereichen gefährlich sind
- Rauschminderung, sowohl akustisch als auch elektromagnetisch
- Steigerung der Effizienz (dank der Vermeidung von Reibung und Verlustleistung in den Kontakten zwischen Bürste und Schalter)
- Verbesserung des Verhältnisses Leistung-Gewicht
- Reduzierung der Gesamtabmessungen des Motors bei gleicher Leistung
Diese Motoren finden auch eine wichtige Anwendung in hocheffizienten Wechselstrommotoren, bei denen der klassische Asynchronmotor nicht die erforderliche Leistung hinsichtlich eines niedrigen Verbrauchs erreichen kann.
Angesichts all dieser Vorteile müssen mindestens zwei wesentliche Nachteile erwähnt werden, die den Erfolg dieser Motoren teilweise einschränken:
- Die Kosten für Permanentmagnete, insbesondere für erstklassige Magnete, wie z.B. Neodym
- Die Kosten für die Elektronik, insbesondere wenn die Mengen keinen Größenvorteil bieten
Allerdings haben sich dieser Motoren in den letzten Jahren explosionsartig verbreitet, so dass mehrere Branchen beteiligt sind und immer mehr Unternehmen ein besonderes Interesse an dieser Welt zeigen. Nachfolgend führen wir eine nicht erschöpfende Liste der Hauptanwendungen von BLDC-Motoren an:
- Pumpen und Lüftung
- Elektrogeräte
- Torantriebe und Automatisierungen im Allgemeinen
- Gebäudeautomation
- Elektrofahrräder (E-Bike)
- Räder für Motorroller
- Automotive
- Generatoren und Lichtmaschinen
In diesem Szenario war Came nicht unvorbereitet und hat nun sowohl in der Prototypen- und der Industrialisierungsphase des gewickelten Stators als auch in der Produktionsphase solide Erfahrungen gesammelt, dank eines Maschinenparks mit 2 Produktionszentren, den wir in den nächsten Jahren mit weiteren 3 Zentren erweitern werden, um den Bedürfnissen unserer Kunden effektiv gerecht zu werden.
Fabrizio Bardelli
Forschungs- und Entwicklungsexperte Came
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