Analyse von Polpaaren in bürstenlosen Motoren

Die Polpaare eines bürstenlosen Motors werden durch Erkennen von Änderungen im Magnetfeld des Rotors bestimmt. Der magnetische Stahl des Rotors ist abwechselnd als N-Pol und S-Pol angeordnet. Wenn die Hall-Sensoren des bürstenlosen Motors einen Übergang vom N-Pol zum S-Pol oder vom S-Pol zum N-Pol erkennen, erfährt der Hall-Ausgang entsprechende Änderungen des hohen und niedrigen Pegels, was auf eine Änderung der Rotorposition hinweist. Die Erregung der Wicklung des bürstenlosen Motors hat keinen Einfluss auf die Hall-Sensor-Erkennung.

Die Drehgeschwindigkeit des Magnetfelds des bürstenlosen Motors, auch Synchrongeschwindigkeit genannt, hängt von der Frequenz des Dreiphasenstroms und der Anzahl der Polpaare (p) ab. Wenn die Statorwicklung zu einem beliebigen Zeitpunkt ein Magnetfeld mit nur einem Polpaar (Polpaarzahl p = 1) erzeugt, d. h. es gibt nur zwei Pole, ändert sich bei dem rotierenden Magnetfeld mit nur einem Polpaar der Dreiphasenstrom einmal und das synthetisierte Magnetfeld rotiert ebenfalls einmal. Bei einem Wechselstrom von 50 Hz beträgt die Synchrongeschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds 50 Umdrehungen pro Sekunde oder 3000 Umdrehungen pro Minute (U/min). In der Technik wird die Geschwindigkeit häufig in Umdrehungen pro Minute (U/min) angegeben. Wenn die Statorwicklung des bürstenlosen Motors ein Magnetfeld mit zwei Polpaaren (Polpaarzahl p = 2) erzeugt, also vier Pole vorhanden sind, kann man daraus schließen, dass die Synchrondrehzahl n des rotierenden Magnetfelds mit p Polpaaren durch n = 60f/p gegeben ist.

Wenn die Polpaarzahl des bürstenlosen Motors konstant ist, ermöglicht eine Änderung der Frequenz des Wechselstroms eine Änderung der Synchrongeschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds. Dies ist das Grundprinzip der Drehzahlregelung mit variabler Frequenz. Da die Pole des Motors paarweise auftreten, wird häufig die Polpaarzahl zur Darstellung verwendet.

Bürstenlose Motoren verwenden Hall-Sensoren, um Änderungen im magnetischen Stahl zu erkennen, die Polpaarzahl zu bestimmen und die Drehzahl des Rotors des bürstenlosen Motors sowie die Polpaarerkennung über einen Controller zu steuern.