HERAUSFORDERUNGENUND CHANCEN DER GENUTETEN MINIATURMOTORBAUWEISE Die hohe Drehzahl und die verbesserte Kühlleistung der genuteten, bürstenlosen Miniatur-Gleichstrommotoren (BLDC) sind für zahlreiche Anwendungen von der Robotik bis hin zur Unterhaltungselektronik von entscheidender Bedeutung. Um die Effizienz, Leistung und Zuverlässigkeit der Anwendung zu optimieren, erfordert ihre Spezifikation jedoch sorgfältige Überlegungen. Technische Empfehlungen zur Integration bei der Auswahl von genuteten Standard-BLDC-Motoren sind von Vorteil, und Überlegungen zur maßgeschneiderten Konstruktion werden der Leistung der Anwendung langfristig zugute kommen. Da keine Bürsten für den Kommutierungsprozess benötigt werden, bieten bürstenlose Gleichstrommotoren Vorteile gegenüber Bürstenmotoren, wie z. B. höhere Leistung, hohe Drehzahlen, längere Lebensdauer und bessere Kontrolle. Bei BLDC-Motoren stellt sich die Frage zwischen genuteter und nutenloser Ausführung. Der Stator ist der äußere feststehende Teil, der den Rotor umgibt und die Wicklungen enthält, die den Stromfluss leiten. Dadurch entsteht ein Magnetfeld, das mit den Magneten des Rotors interagiert, wodurch dieser rotiert und eine Bewegung erzeugt wird. Bei einem nutenlosen BLDC-Motor sind die Wicklungen in der Regel mit Harz im Stator befestigt oder werden durch ein Band oder eine Haltevorrichtung fixiert. Alternativ werden in genuteten Ausführungen die Wicklungen in Schlitzen oder Nuten gehalten. Nutenlose Motoren sind in der Regel kompakter, und diese Bauweisen sind auch für Anwendungen von Vorteil, die einen reibungslosen Betrieb und eine hohe Drehzahl erfordern. Genutete BLDC-Motoren ermöglichen jedoch eine Erhöhung der magnetischen Flussdichte im Luftspalt, was zu einer höheren Drehmomentenerzeugung führt. Dies trägt dazu bei, die Dynamik des Motors zu verbessern, was diese Konstruktion sicherer macht. Die Nuten tragen auch zur Wärmeableitung bei und ermöglichen so eine verbesserte Kühlung. WHITEPAPER | Seite 1 von 4

DIMENSIONIERUNG GENUTETER BLDC-MOTOREN Genutete BLDC-Motoren stellen bei der Konstruktion besondere Herausforderungen, weshalb eine sorgfältige Spezifizierung erforderlich ist. Dazu gehören eine genaue Berechnung des Kernverlustes sowie die Berücksichtigung von Materialsättigung und Magnet-Entmagnetisierung bei höheren Betriebstemperaturen, was sich auf Leistung, Effizienz und Wärmemanagement auswirken kann. Die Dimensionierung des Motors auf das erforderliche Drehmoment ist ein entscheidender Schritt. Diese Berechnung ist vor allem abhängig von den elektrischen und magnetischen Ladungen, den...

Beim genuteten Miniaturmotor gibt es verschiedene Nut-PolKombinationen. Eine hohe Wicklungszahl sollte in Betracht gezogen werden, um die Drehzahl des Motors zu erhöhen. Ein hohes kleinstes gemeinsames Vielfaches (Least Common Multiple – LCM) zwischen der Anzahl der Nuten und Pole (S, P) verringert die Größe des Rastmoments, während ein hoher größter gemeinsamer Teiler (Great Common Divisor – GCD) (S, P) dazu beiträgt, die asymmetrischen magnetischen Radialkräfte zu reduzieren und die Radialsymmetrie zu erhöhen. Herkömmliche zweipolige integrale nutenkonzentrierte Wicklungen (Intergral Slot Concentrated...

Neben der Nut-Pol-Kombination ist auch eine andere Konfiguration, die als fraktionierte nutenkonzentrierte Wicklungen (FSCW) bezeichnet wird, möglich. Unter FSCW fallen mehrpolige Ringmagnetkonfigurationen mit kurzen Magnetkreisen, und diese Konstruktion eignet sich für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen und hohem Drehmoment. Tabelle 1 zeigt die verschiedenen Nut-Pol-Kombinationen und ihre Vorteile. SPEZIFIZIERUNG VON GENUTETEN BLDC-MINIATURMOTOREN Das vom Motor erzeugte Moment verhält sich proportional zu seinem Volumen, der magnetischen und elektrischen Ladung und seiner Nut-Pol-Kombination....