Vergleich von Rechteckwellen- und Sinuswellenantrieben für bürstenlose Gleichstrommotoren

Im Vergleich zum Sinusantrieb der bürstenlose Gleichstrommotor Rechteckwellenantriebe haben die Vorteile der Einfachheit, der niedrigen Kosten und der hohen Materialausnutzung, haben aber die Nachteile einer großen Drehmomentwelligkeit. Bei guter Konstruktion und Steuerung können Rechteckwellenantriebe jedoch das Niveau von bürstenbehafteten Gleichstromservomotoren erreichen und sind für Systeme mit durchschnittlicher Leistung geeignet.

Hauptvorteile des Rechteckwellenantriebs:

• Der rechteckwellenbetriebene Rotorpositionssensor weist eine relativ einfache Struktur auf und ist kostengünstig.

•  Das Positionssignal muss nur logisch verarbeitet werden, die Stromverbindungsstruktur ist relativ einfach und die Gesamtkosten des Servotreibers sind gering;

• Der Servomotor hat eine effektive und hohe Materialausnutzungsrate. Unter der Voraussetzung gleich effektiver Materialien kann das Ausgangsdrehmoment des Motors im Rechteckwellen-Arbeitsmodus um ungefähr 15% erhöht werden.

Hauptnachteile des Rechteckwellenantriebs:

•  Große Drehmomentschwankungen;

•  Bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit erfährt die Rechteckstromwelle eine größere Verformung, was zu einem Drehmomentabfall führt.

•  Das Statormagnetfeld rotiert diskontinuierlich und der zusätzliche Verlust des Statorkerns steigt.

Die Drehmomentwelligkeit eines gut konstruierten und gesteuerten bürstenlosen Gleichstrommotors mit Rechteckwellenantrieb kann jedoch das Niveau eines bürstenbehafteten Gleichstromservomotors erreichen. Die Drehmomentwelligkeit kann durch eine Drehzahlregelung mit hoher Verstärkung unterdrückt werden, um eine gute Leistung bei niedriger Drehzahl zu erzielen, sodass das Drehzahlregelungsverhältnis des Servosystems auch 1:10000 erreichen kann. Es hat ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und es ist für Personen mit Erfahrung in der Anpassung von bürstenbehafteten Gleichstromservosystemen einfacher, dieses Servosystem mit Rechteckwellenantrieb zu akzeptieren. Daher sind Servomotoren und Servoantriebe mit dieser Antriebsmethode immer noch eine der idealen Antriebskomponenten für Industrieroboter, CNC-Werkzeugmaschinen und verschiedene automatisierte Maschinen.

Alles in allem können bürstenlose Gleichstrommotoren für allgemeine Geschwindigkeitsregelungssysteme und Positionsservosysteme mit niedriger Auflösung verwendet werden, während für Hochleistungs-Geschwindigkeitsservo- und Roboterpositionsservoanwendungen Synchronmotoren mit Permanentmagneten verwendet werden sollten. Da die Kosten niedriger sind, haben bürstenlose Gleichstrommotoren einen großen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber Synchronmotoren mit Permanentmagneten.