Verstehen der Drehmoment-/Drehzahlkurve von BLDC-Motoren (Vereinfachter Fall)*
Die BLDC-Motoren (Brushless DC) werden für ihre Effizienz, ihr sofort verfügbares Drehmoment und ihre Fähigkeit geschätzt, sich an anspruchsvolle Anwendungen wie Landwirtschaft, Robotik oder Elektrofahrzeuge anzupassen. Ein wesentlicher Aspekt für ihre Dimensionierung und optimale Nutzung ist die Drehmoment-/Drehzahlkurve, die beschreibt, wie sich das vom Motor abgegebene Drehmoment mit der Drehzahl entwickelt.
Dieser Artikel stellt ein vereinfachtes Modell dieser Kurve und ihre praktischen Auswirkungen vor.
1. Der Bereich mit nahezu konstantem Drehmoment (Strombegrenzung)
Bei den meisten BLDC-Motoren bleibt das abgegebene Drehmoment bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen nahezu konstant.
Prinzip: Der Motor ist strombegrenzt, und das Drehmoment ist direkt proportional zu diesem Strom.
Vereinfachter Ausdruck:
Typischer Bereich: vom Stillstand bis zur Übergangsgeschwindigkeit.
Merkmal: Der Motor liefert sein nominales Drehmoment, ideal für den Start, den Transport schwerer Lasten oder Steigungen.
Achtung: Der Strom darf die maximale Grenze des Motors nicht überschreiten, um Überhitzung oder das Auslösen von Schutzmechanismen zu vermeiden.
2. Der Bereich mit nahezu konstanter Leistung
Jenseits der Übergangsgeschwindigkeit beginnt das Drehmoment abzunehmen, wenn die Geschwindigkeit zunimmt.
Prinzip: Die dem Motor zur Verfügung stehende Spannung wird zur Grenze. Da die elektromotorische Kraft (EMK) mit der Geschwindigkeit zunimmt, kann der Motor das nominale Drehmoment nicht mehr halten.
Vereinfachter Ausdruck:
Typischer Bereich: Geschwindigkeiten über der Übergangsgeschwindigkeit.
Merkmal: Der Motor arbeitet mit nahezu konstanter Leistung, was typisch für schnelle Bewegungen oder leichte Lasten bei hoher Geschwindigkeit ist.
3. Praktische Anwendung für die Dimensionierung
Die Drehmoment-/Drehzahlkurve leitet die Wahl der Übersetzungsverhältnisse und Steuerungsstrategien.
Ein geeignetes Übersetzungsverhältnis wählen:
Ermöglicht es, im Bereich mit nahezu konstantem Drehmoment während kritischer Phasen (Start, Steigung) zu bleiben.
Vermeidet Überströme und optimiert die Effizienz.
Den Bereich mit geringem Drehmoment für schwere Lasten vermeiden:
Bei hoher Geschwindigkeit nimmt das Drehmoment ab. Eine zu große Last kann den Motor blockieren oder den Strom sättigen.
Die Nutzung der Leistung optimieren:
Das Verständnis des Übergangs von Drehmoment zu konstanter Leistung ermöglicht es, den Motor und den Regler korrekt zu dimensionieren und einen sicheren und dauerhaften Betrieb zu gewährleisten.
4. Vereinfachtes Beispiel
Stellen wir uns einen BLDC-Motor mit 48 V vor mit:
Nominales Drehmoment: 10 Nm
Übergangsgeschwindigkeit: 3000 U/min
0 → 3000 U/min : nahezu konstantes Drehmoment ≈ 10 Nm
>3000 U/min : Drehmoment nimmt mit der Geschwindigkeit ab, nahezu konstante Leistung
Für ein landwirtschaftliches Fahrzeug wird daher empfohlen, ein Übersetzungsverhältnis zu wählen, das es dem Motor ermöglicht, unter 3000 U/min bei maximaler Last zu bleiben, um ein ausreichendes Drehmoment für den Start oder das Bewältigen einer Steigung ohne Überstrom zu gewährleisten.
Fazit
Die Drehmoment-/Drehzahlkurve eines BLDC-Motors, selbst im vereinfachten Modell, ist ein unverzichtbares Werkzeug für:
Den Motor und das Getriebe korrekt zu dimensionieren.
Ein ausreichendes Drehmoment beim Start oder an Steigungen zu gewährleisten.
Die Effizienz zu optimieren und den Motor vor Überströmen zu schützen.
Das Verständnis dieser Kurve ermöglicht es, das Beste aus 48 V BLDC-Motoren in allen Anwendungen zu machen, in denen Drehmoment und Leistung entscheidend sind.
*: Die in diesem Artikel präsentierten technischen Informationen werden zu Informationszwecken bereitgestellt. Sie ersetzen nicht die offiziellen Anleitungen der Hersteller. Vor jeder Installation, Handhabung oder Nutzung konsultieren Sie bitte die Produktdokumentation und beachten Sie die Sicherheitsanweisungen. Die Website Torque.works kann nicht für eine unsachgemäße Verwendung oder eine falsche Interpretation der bereitgestellten Informationen verantwortlich gemacht werden.