Grundlagen-Fragen zum BLDC-Motor

Jonas schrieb:
> ich hätte einige Fragen zum BLDC Motor und bin auch für weitere
> Literaturvorschläge sehr dankbar.

Hier gibt es einige Vorschläge (Videos):
https://www.youtube.com/results?search_query=great+scott+bldc

> 7)
Warum ist es jetzt im Regelverhalten überhaupt eine DC Maschine also
Spannung ~ Drehzahl //Strom~Drehmoment wie kommt da die Verbindung
zusammen ich habe ja eigentlich eine Synchronmaschine mit folgendem
Drehmoment Verlauf abhängig vom Polradwinkel (Vollpol Maschine). (Bild3)

Weil der Motor im ganzen eben eine Gleichstrommaschine ist. Es wurde 
lediglich der mechanische Kommutator durch Transistorschalter ersetzt. 
Die Elektronik ist fundamentaler Bestandteil des Motors. Entweder über 
Hallsensoren oder die Gegeninduktionsspannung wird die aktuelle 
Rotorposition gemessen und danach der Strom nach einer Tabelle Trapez- 
oder Sinusförming durch die Spulen geschickt.

Im Gegensaztu dazu ist ein Synchronmotor prinzipiell an ein 
Drehstromnetz mit fester Frequenz angeschlossen.

A-Freak schrieb:
> Im Gegensaztu dazu ist ein Synchronmotor prinzipiell an ein
> Drehstromnetz mit fester Frequenz angeschlossen.

Erstmal danke für deine Antwort aber eine Synchron-Maschine kann ich ja 
auch an einem Frequenz Umrichter mit variabler Spannung und variabler 
Frequenz betreiben mir sind hier die Unterschiede zwischen BLDC und 
Synchron-Maschine einfach nicht klar.

Jonas schrieb:
> eine Synchron-Maschine kann ich ja
> auch an einem Frequenz Umrichter mit variabler Spannung und variabler
> Frequenz betreiben mir sind hier die Unterschiede zwischen BLDC und
> Synchron-Maschine einfach nicht klar.

Bei einer Synchron-Maschine dreht der Rotor synchron zur angelegten 
Frequenz, bei einem BLDC (oder auch einem DC-Motor) ist die Frequenz 
synchron zur Drehung. Er braucht daher zwingend einen Wechselrichter, 
entweder mechanisch mit Bürsten oder elektronisch mit Halbleitern.

MfG Klaus

@ Jonas (Gast)

> Erstmal danke für deine Antwort aber eine Synchron-Maschine kann ich ja
auch an einem Frequenz Umrichter mit variabler Spannung und variabler
Frequenz betreiben

Richrtig, das ist dann aber eine Zusatzfunktion. Genauso wie im DC-Motor 
der Glöeichstromsteller zur Drehzahleinstellung eine Zusatzfunktion ist.

> mir sind hier die Unterschiede zwischen BLDC und
Synchron-Maschine einfach nicht klar.

Am besten erkläre ich das mit den Motorklemmen:

Ein DC-Motor hat in seiner grundsätzlichen Form zwei Klemmen, Plus und 
Minus. Die werden vom Kommutator, mechanisch gekoppelt an die 
Ankerposition, auf die verschiedenen Wicklungen durchgeschaltet. Der 
Polradwinkel ist durch die mechanische Verbindung vom Läufer zum 
Kommutator festgelegt.

Die Drehzahl wird davon bestimmt daß die Gegeninduktionsspannung vom 
rotierendem Motor so groß wie die äußere Betriebsspannung wird. Man kann 
einen zusätzlichen Gleichspannungssteller, z.B. mit PWM anschließen um 
die Drehzahl zu steuern oder mit Rückführung zu regeln.


Ein BLDC-Motor  hat in seiner grundsätzlichen Form zwei Klemmen, Plus 
und Minus. Die werden von einer Transistorbrücke, per Software an die 
gemessene Ankerposition gekoppelt, auf die verschiedenen Wicklungen 
durchgeschaltet. Der Polradwinkel ist durch die 
Transistoransteuerungstabelle festgelegt.

Die Drehzahl wird davon bestimmt daß die Gegeninduktionsspannung vom 
rotierendem Motor so groß wie die äußere Betriebsspannung wird. Man kann 
die Funktion eines Gleichspannungsstellers, z.B. mit PWM in die 
vorhandenen Transistoren mit integrieren um die Drehzahl zu steuern oder 
mit Rückführung zu regeln.


Ein Synchronmotor hat in seiner grundsätzlichen Form drei Klemmen, U V 
und W und diese werden an ein Drehstromnetz angeschlossen das das 
Drehfeld vorgibt.

Man kann die Spannung und Frequenz dieses Netzes verändern um die 
Drehzahl vorzugeben. Der Polradwinkel ergibt sich durch die Last.

@Klaus (Gast)

Du hast es deutlich kompakter auf den Punkt gebracht.

A-Freak schrieb:

> Weil der Motor im ganzen eben eine Gleichstrommaschine
> ist.

Das ist falsch.
In einer Gleichstrommaschine bleibt die Lage des Magnet-
feldes im Wesentlichen erhalten; bei einer Synchron-
maschine und bei einem BLDC läuft es um.


Diese blödsinnige Diskussion würde sich erledigen,
wenn man, wie in der guten alten Zeit üblich, sauber
zwischen dem MOTOR (=der rotierenden elektrischen
Maschine) und dem ANTRIEB (=der Baugruppe)
unterscheiden würde.

Korrekt!

Danke nochmal für die Antworten leider sind diese recht ungenau

Auch wenn das Thema schon etwas älter ist und ich jetzt hierauf gestoßen 
bin, da ich nach einem ähnlichen Thema gesucht habe, versuch ich die 
Fragen mal zu beantworten. Ggf. hilft es jemanden, der nach dem Thema 
sucht.

1) BLDC steht für brushless DC und die Literatur verweist oft auf 
Synchronmaschinen. Gemeint sind jedoch alle E-Maschinen, die vom black 
box Verhalten, also vom Klemmverhalten, einer klassischen DC-Maschine 
ähneln und ohne Bürsten/Kommutatoren auskommen. Synchronmaschinen (in 
typischen BLDCs) sind eigentlich klassische Drehstrommaschinen. Durch 
die Verwendung eines Wechselrichter sind sie per DC betreibbar.
Wie du erkannt hast, stimmen die Anzahl der Pole im Rotor und im Stator 
nicht überein. Damit kann es keine Synchronmaschine sein. Der Aufbau 
weißt auf eine Reluktanzmaschine. Hier müssen vom Prinzip her die Anzahl 
der Pole unterschiedlich sein.

2) Wenn wir die unterschiedliche Anzahl an Polen mal ignorieren und es 
eine PSM wäre, dann ist es eine Schenkelpolmaschine, da die Pole 
deutlich ausgeprägt/zu sehen sind.

3) Da es sich um eine geschaltete Reluktanzmaschine handelt, kann der 
Gleichungssatz nicht angewendet werden.

4) Bei einer PSM ist deine Annahme mit dem konstanten Strom korrekt.

5) Ja, das geht für PSMs, für deinen Fall der Reluktanzmaschine, meiner 
Kenntnis nach, nicht.

6) Mir sind nur „trapezförmige“ Ansteuerungen bekannt. Die BackEMF oder 
Polradspannung ist eigentlich sinusförmig. Andernfalls bricht das 
Kartenhaus namens Zeigerdiagramm zusammen.

7) Leerlaufspannung ~ Drehzahl nennt man Induktionsgesetz und hat nichts 
mit dem Maschinentyp zu tun. Da die Leistungsbilanz gilt, erhält man bei 
kleinen Drehzahl hohe Momente und bei hohen Drehzahlen kleine Momente 
gemäß U*I * eta(Arbeitspunkt) = M*n
Die Darstellung mit dem Kippmoment sollte man sowieso vergessen. Das 
gilt alles für netzgeführte Maschinen. BLDCs als PSM sind jedoch im 
Inselbetrieb.

8) Bei BLDCs als PSM, einfach mal nach PSM suchen. Kennlinien sollten 
sehr ähnlich aussehen. Bei Reluktanzmaschinen wie hier, wird es schwere, 
da die nicht so weit verbreitet sind. Hier helfen Skripte aus Unis, oder 
Fachliteratur-> Uni-Bibo weiter.

9) Hier hielt das Zeigerdiagramm weiter. Das Diagramm hat 
Randbedingungen, je nach Maschinentyp, die immer !! gelten. Da die 
Leistungsbilanz gilt, heißt hohe Drehzahlen = kaum Moment.

10) Prinzipiell ist der Block besser, da man sich die Schalverluste der 
Sinuskommutierung erspart. Aufgrund von technischen Randbedingungen kann 
der Block jedoch nicht immer eingesetzt werden (z.B. zu geringe 
Induktivität, Polradspannung zu gering, ...).