Die gestalterischen technischen Anforderungen an eine bürstenloser Gleichstrommotor werden häufig im technischen Aufgabenheft für die Motorkonstruktion beschrieben. Neben der Einhaltung der relevanten nationalen und Industrienormen enthält das Aufgabenheft in der Regel die folgenden Inhalte:

1. Wichtigste technische Anforderungen an bürstenlose Gleichstrommotoren:

   • Versorgungsspannung, Betriebsmodus, Dauerleistung, Drehmoment, Drehzahl, Spitzenleistung, Spitzendrehmoment, Höchstdrehzahl, Wirkungsgrad, Vibration und Lärm, Betriebsumgebung, Schutzstufe usw.

2. Steuerungstechnische Anforderungen für die Konstruktion bürstenloser Gleichstrommotoren:

   • Steuerungstyp: offener oder geschlossener Regelkreis, Drehmoment- (Strom-)Steuerung, Drehzahlregelung oder Positionsregelung; Steuerungspräzision und Bandbreite; Richtungssteuerung oder bidirektionale Drehung; Sanftanlauf, Bremsen, Strombegrenzung; dynamische Anforderungen, Drehmoment-Trägheits-Verhältnis, Beschleunigungs-/Verzögerungsfähigkeit; Fehlerschutz usw.

Um das richtige Motorkonstruktionsschema zu entwickeln, müssen Designer die für die Motorkonstruktion relevanten steuerungsbezogenen technischen Anforderungen verstehen und integrieren.

Der Erfolg oder Misserfolg eines Motordesigns hängt von einer sorgfältigen Analyse der Anforderungen des Design-Arbeitsbuchs ab, von der richtigen Auswahl verschiedener Motordesignelemente und von anschließenden Berechnungen. Daher ist das Berechnungsverfahren nicht von größter Bedeutung; die richtige Auswahl des Designschemas ist entscheidend.

Die am häufigsten verwendete Methode für den Entwurf bürstenloser Gleichstrommotoren ist immer noch die traditionelle elektromagnetische Entwurfsmethode. Diese Methode ist die klassische grundlegende Entwurfsmethode für Motoren, wobei die am häufigsten verwendete Methode die Berechnung der Hauptabmessungen des Motors ist: Bestimmen der Stator- und Rotorstruktur basierend auf den technischen Anforderungen, Bestimmen der magnetischen Last Bm basierend auf der Rotorstruktur und der Leistung des Permanentmagneten, Auswählen der elektrischen Last A basierend auf den Leistungsanforderungen und Kühlbedingungen und anschließend Bestimmen der Hauptabmessungen des Motors Da und L basierend auf der elektromagnetischen Last. Diese Methode ist eine empirische Entwurfsmethode, die von den Designern eine Fülle von Entwurfserfahrungen erfordert, und die Berechnungsergebnisse müssen häufig mehrmals angepasst werden.

Während des Entwurfsprozesses müssen Magnetkreisberechnungen durchgeführt werden, um die magnetischen Flussdichten verschiedener Teile zu ermitteln. Gleichzeitig können auch Methoden der Finite-Elemente-Magnetfeldanalyse verwendet werden, um das Magnetfeld und die Parameter des Motors zu berechnen und so die Ergebnisse des elektromagnetischen Entwurfs zu überprüfen. Diese Methodenkombination kann die Genauigkeit des Entwurfs verbessern.

Typischer Designprozess für bürstenlose Gleichstrommotoren:

1. Analysieren Sie die Anforderungen des Design-Aufgabenbuchs und klären Sie die Designziele.
2. Wählen Sie den Betriebsmodus aus, beispielsweise die Phasennummerauswahl, die Kommutierungsmethode und die Kommutierungsschaltungsform.
3. Wählen Sie die Motorstruktur aus: Statorstruktur, Permanentmagnetmaterial, Rotormagnetkreisstruktur und Sensorstruktur.
4. Bestimmen Sie die Hauptabmessungen: Berechnen Sie die Hauptabmessungen Da, L des Motors basierend auf den Anforderungen an die elektromagnetische Last oder die Drehmomenteigenschaften.
5. Wählen Sie die Anzahl der Pole und Nuten sowie den vorläufigen Entwurf der Statorbleche und des Rotormagnetkreises.
6. Führen Sie Magnetkreisberechnungen oder Finite-Elemente-Analysen durch, um die Magnetfeldparameter des Luftspalts zu berechnen und zu bestimmen.
7. Entwerfen Sie die Wicklung, wählen Sie die Wicklungsform aus und berechnen Sie Windungszahlen und Drahtstärke.
8. Berechnen Sie elektromagnetische Parameter und Eigenschaften.
9. Überprüfung und Anpassung des Designs, Berechnung der Stromdichte, der elektromagnetischen Belastung, des Motortemperaturanstiegs und der Leistung.