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12/10/2021
News - Technisches Wissen

Klein, aber oho: Wie flache BLDC-Motoren mehr Leistung bei geringerem Platzbedarf bieten

DELTA LINE, ein führender Hersteller von Antriebslösungen, bietet eine breite Palette von flachen BLDC-Motoren an, die für Branchen von der Landwirtschaft bis hin zu medizinischen Geräten geeignet sind. Und nun haben wir eine Serie von flachen Motoren mit integrierten Encodern für die Regelung von Position oder Geschwindigkeit auf den Markt gebracht.

Die herkömmliche Konstruktion für bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC, Brushless DC) besteht aus einem gewickelten Stator, in dem der Rotor mit Permanentmagneten untergebracht ist. Bei Anwendungen mit begrenzten Platzverhältnissen ist es jedoch schwierig, einen herkömmlichen BLDC-Motor ohne Leistungseinbußen einzubauen. Um dem Bedarf an hoher Leistung und kompakter Größe gerecht zu werden, bietet Delta Line eine Alternative zum traditionellen BLDC-Motor an – eine Reihe von bürstenlosen Motoren mit einem flachen oder axial kürzeren Design, die ein außergewöhnliches Verhältnis von Leistung zu Volumen bieten.

Flache BLDC-Motoren werden manchmal auch als „Außenrotor“- oder „Außenläufer“-Motoren bezeichnet, da ihre Konstruktion dem herkömmlichen BLDC-Motor gewissermaßen entgegengesetzt ist. Bei der flachen oder Außenrotorkonstruktion ist der Rotor der äußere Teil, während der Stator im Inneren des Rotors untergebracht ist. Dadurch kann der Motor axial kürzer sein als ein herkömmlicher Motor. Flache BLDC-Motoren eignen sich daher besonders für Anwendungen, bei denen die Motorlänge kritisch ist.

Die Außenrotorkonstruktion bietet außerdem einige Verbesserungen der Leistung gegenüber dem herkömmlichen BLDC-Motor. Der auffälligste Vorteil hat mit der Rotorgröße zu tun. Damit sich der Stator im Inneren des Rotors befinden kann, muss der Rotor eines flachen BLDC-Motors größer sein als der eines herkömmlichen BLDC-Motors. Der größere Rotor bedeutet einen größeren Luftspalt, der einen größeren „Hebelarm“ für die Drehmomenterzeugung bietet. Das wiederum bedeutet, dass Außenrotormotoren mehr Drehmoment erzeugen können als ihre konventionellen Innenrotor-Pendants. Kombiniert man diese höhere Drehmomenterzeugung mit der insgesamt kleineren Motorgröße, so ergibt sich eine beispiellose Leistungsdichte.

Die flache Außenrotorkonstruktion ermöglicht es außerdem, den Motor mit einer höheren Polzahl zu bauen, was nicht nur den magnetischen Fluss erhöht (und damit zur Drehmomenterzeugung beiträgt), sondern auch eine präzise Steuerung des Motors bei niedrigen Drehzahlen ermöglicht. Mehr Pole in Kombination mit dem höheren Trägheitsmoment des größeren Rotors reduzieren die Drehmomentwelligkeit und sorgen für einen sehr ruhigen Lauf.

Ein breites Spektrum von Anwendungen profitiert von der geringeren Größe, dem höheren Drehmoment und dem gleichmäßigeren Lauf von flachen BLDC-Außenrotormotoren – von großen landwirtschaftlichen Geräten bis hin zu fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGV, Automatic Guided Vehicles). Anwendungen, bei denen flache BLDC-Motoren oft die beste – und manchmal auch einzige – Wahl sind, sind solche, die hohe Leistung bei extrem kompakter Größe erfordern. Vor allem Robotergelenke und handgeführte Werkzeuge profitieren von dem kleinen Formfaktor und der ausgezeichneten Regelung bei langsamer Geschwindigkeit, wo Sicherheit an erster Stelle steht. Die extrem gleichmäßige Drehmomenterzeugung und die gute Wärmeableitung von flachen Außenrotoren machen sie ideal für kleine medizinische Geräte wie Pumpen und Atemschutzgeräte mit aktiver Luftreinigung (PAPRs, Powered Air Purifying Respirators), bei denen präzise Steuerung und Patientenkomfort entscheidend sind.

Delta Line bietet flache BLDC-Außenläufermotoren in den Größen von 20 mm bis 90 mm mit einem Nenndrehmoment von bis zu 1 Nm an. Und wir haben kürzlich Flachmotoren der Baugrößen 60 und 90 mit integrierten Encodern für Anwendungen eingeführt, in denen eine geschlossene Regelung für höchste Genauigkeit eingesetzt wird. Der integrierte magnetische Encoder hat 4096 CPR (Impulse pro Umdrehung) und kann inkrementale oder absolute Rückmeldungen liefern. Mit dem integrierten Encoder erhalten Sie eine präzise Positions- oder Geschwindigkeitssteuerung, ohne sich um zusätzliche Komponenten, Integration und Aufwand bei der Einrichtung kümmern zu müssen.

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