Dank verbesserter Batterie- und Elektroniksteuerungstechnologien konnten die Konstruktions- und Herstellungskosten bürstenloser Gleichstrommotoren deutlich gesenkt werden. Dadurch erfreuen sich wiederaufladbare Werkzeuge mit diesen Motoren zunehmender Beliebtheit und finden immer breitere Anwendung. Sie werden vor allem in der industriellen Fertigung, Montage und Instandhaltung eingesetzt. Mit dem Wirtschaftswachstum steigt auch die Nachfrage im privaten Bereich stetig an, und die jährliche Wachstumsrate ist deutlich höher als in anderen Branchen.
2. Praktischer, wiederaufladbarer Elektrowerkzeugmotor – Anwendungstyp
2.1 Bürstenbehafteter Gleichstrommotor
Der Aufbau eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors umfasst Rotor (Welle, Eisenkern, Wicklung, Kommutator, Lager), Stator (Gehäuse, Magnet, Endkappe usw.), Kohlebürstenbaugruppe, Kohlebürstenarm und weitere Teile.
Funktionsprinzip: Der Stator eines Bürsten-Gleichstrommotors besteht aus einem festen Hauptpol (Magnet) und Bürsten, der Rotor aus Ankerwicklung und Kommutator. Die elektrische Energie der Gleichstromquelle fließt über Kohlebürsten und Kommutator in die Ankerwicklung und erzeugt dort einen Ankerstrom. Das vom Ankerstrom erzeugte Magnetfeld interagiert mit dem Hauptmagnetfeld und erzeugt so ein elektromagnetisches Drehmoment, das den Motor in Rotation versetzt und die Last antreibt.
Nachteile: Aufgrund der Kohlebürsten und des Kommutators ist die Zuverlässigkeit des Bürstenmotors gering; es kommt zu Ausfällen, Strominstabilität, kurzer Lebensdauer und Kommutatorfunken, die elektromagnetische Störungen verursachen.
2.2 Bürstenloser Gleichstrommotor
Der Aufbau eines herkömmlichen bürstenlosen Gleichstrommotors umfasst den Motorrotor (Welle, Eisenkern, Magnet, Lager), den Stator (Gehäuse, Eisenkern, Wicklung, Sensor, Enddeckel usw.) und die Steuerungskomponenten.
Funktionsprinzip: Bürstenlose Gleichstrommotoren bestehen aus Motorgehäuse und Treiber und sind typische mechatronische Produkte. Ihr Funktionsprinzip entspricht dem eines Bürstenmotors, jedoch werden Kommutator und Kohlebürsten durch einen Positionssensor und eine Steuerleitung ersetzt. Die Stromrichtung wird durch ein vom Sensorsignal erzeugtes Steuersignal geändert, um die Kommutierung zu realisieren. Dadurch werden ein konstantes elektromagnetisches Drehmoment und die Lenkung des Motors gewährleistet und dessen Rotation ermöglicht.
Analyse von bürstenlosen Gleichstrommotoren in Elektrowerkzeugen
3. Vor- und Nachteile der Anwendung von BLDC-Motoren
3.1 Vorteile des BLDC-Motors:
3.1.1 Einfache Struktur und zuverlässige Qualität:
Kommutator, Kohlebürste, Bürstenarm und andere Teile entfernen, Kommutator nicht schweißen, Endbearbeitung.
3.1.2 Lange Lebensdauer:
Durch den Einsatz elektronischer Bauteile anstelle der herkömmlichen Kommutatorstruktur werden Probleme wie Funkenbildung an Kohlebürsten und Kommutator, mechanischer Verschleiß und andere Faktoren, die zu einer kurzen Lebensdauer des Motors führen, beseitigt, wodurch die Lebensdauer des Motors um ein Vielfaches erhöht wird.
3.1.3 Leise und hocheffizient:
Der Verzicht auf Kohlebürsten und Kommutator vermeidet Kommutatorfunken und mechanische Reibung zwischen Kohlebürsten und Kommutator, wodurch Geräusche, Wärmeentwicklung, Energieverluste und ein geringerer Wirkungsgrad des Motors vermieden werden. Bürstenlose Gleichstrommotoren erreichen einen Wirkungsgrad von 60–70 % und können sogar 75–90 % erzielen.
3.1.4 Erweiterte Möglichkeiten zur Drehzahlregelung und -steuerung:
Präzisionselektronische Bauteile und Sensoren ermöglichen die genaue Steuerung von Drehzahl, Drehmoment und Position des Motors und realisieren so intelligente und multifunktionale Eigenschaften.
Veröffentlichungsdatum: 29. Mai 2023