Um an die Quelle zu kommen, muss man gegen den Strom schwimmen.
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Motorregelung von BLDC-Motoren
Um bürstenlose Motoren (BLDC = BrushLessDC) zu betreiben benötigt man eine Regelelektronik, welche die 3 Motorwicklungen entsprechend mit Spannung versorgt.
Damit der Motorregler diese Anforderungen erfüllen kann benötigt er eine Rückmeldung der Rotorposition (Rotorlage) im Motor, diese Rückmeldung lässt sich mittels Hallsensoren, entweder mit einem an der Motorwelle angebauten Encodern, oder sensorlos realisieren.
sensorlose Motorregler
Beim sensorlosen Regeln gibt es grundsätzlich mehrere verschiedene Techniken, die gebräuchlichste und am weitesten verbreitete ist die BEMF-Regelung (Back Electro-motive Force). Hierbei wird (wie in Teil 2 dieser Serie erwähnt) eine elektromagnetische Rückwirkung in den Motoranschlussleitungen gemessen und diese Information zur Auswertung der Rotorposition herangezogen.
Der Nachteil dieser Art der Rotorlageerfassung ist, dass der Motor nicht bis zum Stillstand geregelt werden kann, was bedeutet, man ist an eine bestimmte minimale Drehzahl des Rotors gebunden. Je nach Motortype und Komplexität der Auswerteelektronik liegt diese bei ~ 400 U/min. Durch höherwertigere Reglerbausteine und entsprechend angepasste Motorwicklungen können allerdings auch kleinere Drehzahlen realisiert werden.
Die Herausforderung für Elektronik und Motor bei dieser Art des Regelns ist der Anlauf /Start des Motors (n > 400 U/min), da der Rotor hier für den Motoranlauf in eine definierte Position gebracht und anschließend beschleunigt werden muss. Da der Regler beim Start keine verwertbare Rückmeldung vom Motor erhält, spricht man hier von einer „forced commutation“ --> es wird ein vorgegebenes Drehfeld nach einem bestimmten Zeitmodell an die Motorwicklungen ausgegeben. Dies wiederum bedeutet, dass der Motor nur mit einem perfekt abgestimmten Setup optimal geregelt werden kann, da der Rotor sonst beim Start dem vorgegebenen Drehfeld nicht folgen kann, also die Position verliert und nicht anläuft!
Nach dem Erreichen der Mindestdrehzahl wird von der „forced commutation“ in den Normalbetrieb gewechselt und der Motorregler verwendet die BEMF Auswertung, um die Motorwicklungen passend anzusteuern / den Motor zu regeln.
Auch der von ebeTEC entwickelte BLSC24-4 Regler arbeitet mit diesem Prinzip, hier ist vor allem die extrem kleine Bauform zu beachten!
Eine andere aber deutlich komplexere sensorlose Regelmöglichkeit ist, sich die Rotorlage über den Sternpunkt der Motorwicklung zu ermitteln. Auf Basis dieser Technologie können auch Drehzahlen < 100 U/min erreicht werden, auch bei vollem Drehmoment.
Der Motor braucht für diese Regelungsart jedoch auch einen speziellen Aufbau, somit kann diese Technologie nicht bei allen BLDC Motortypen verwendet werden.