Ich habe einen ziemlich soliden Hintergrund in der industriellen Steuerung von Wechselstrommotoren (Sanftanlasser, Frequenzumrichter usw.), aber etwas, mit dem ich mit Sicherheit NICHT vertraut bin, sind bürstenlose Gleichstrommotoren ... der Typ, der in jeder Festplatte auf dem Planeten zu finden ist.

Soweit ich das beurteilen kann, sind sie mit Ihrem typischen sternförmig geschalteten Wechselstrom-Induktionsmotor identisch, und die Motorsteuerungen sind den typischen Dreiphasen-Wechselstromsteuerungen, die ich die meiste Zeit meines Berufslebens entworfen habe, sehr ähnlich.

Ich kann nicht viel über die tatsächlichen Unterschiede zwischen den beiden feststellen, weder vom Standpunkt der mechanischen Konstruktion noch vom Standpunkt der Kontrolle. Das nächste, was ich zu finden scheine, ist "sie sind ähnlich".

Hat jemand irgendwelche Ressourcen oder kann er eine ziemlich technische Erklärung für die Hauptunterschiede zwischen diesen Motortypen und ihren Steuerungsmethoden anbieten?

Von All About Circuits :

Bürstenlose Gleichstrommotoren ähneln AC-Synchronmotoren. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Synchronmotoren eine sinusförmige Gegen-EMK entwickeln, im Vergleich zu einer rechteckigen oder trapezförmigen Gegen-EMK für bürstenlose Gleichstrommotoren. Beide haben einen Stator, der rotierende Magnetfelder erzeugt, die ein Drehmoment in einem Magnetrotor erzeugen.

Konstruktiv gibt es im Wesentlichen * keinen Unterschied.

Der Motor in dem obigen Diagramm könnte als "Wechselstrom-Induktionsmotor" oder als "bürstenloser Gleichstrommotor" bezeichnet werden und wäre der gleiche Motor.

Der Hauptunterschied liegt im Antrieb. Ein Wechselstrommotor wird von einem Antrieb gesteuert, der aus einer sinusförmigen Wechselstromwellenform besteht. Die Geschwindigkeit ist synchron mit der Frequenz dieser Wellenform. Und da es von einer Sinuswelle angetrieben wird, handelt es sich bei Back-EMF um eine Sinuswelle. Ein Einphasen - Wechselstrommotor könnte aus der Steckdose betrieben werden und es würde bei 3000 RPM oder 3600 RPM (je nach Ursprungsland 50 / 60Hz - Netzspannung anliegt) drehen.

Beachten Sie, dass ich sagte, könnte es. Um einen Motor von einer Gleichstromquelle anzutreiben, ist eine Steuerung erforderlich , die im Wesentlichen nur ein Wechselrichter ist . Sie haben richtig angegeben, dass Wechselstrommotoren auch von Steuerungen angetrieben werden können. Zum Beispiel ein Frequenzumrichter (VFD), bei dem es sich, wie Sie sagten, um Wechselrichter handelt. Obwohl sie typischerweise ein AC / DC-Gleichrichter-Front-End haben.

PWM VFD http://www.inverter-china.com/forum/newfile/img/PWM-VFD-Diagram.gif

VFDs verwenden PWM, um eine Sinuswelle anzunähern, und können sehr nahe kommen, indem sie die Impulsbreiten kontinuierlich variieren, wie unten gezeigt:

Während die Verwendung von PWM zur Approximation einer Sinuswelle eine nahezu sinusförmige Back-EMF-Wellenform erzeugen würde ("Fuzzy" ist das von Ihnen verwendete Wort), ist es auch etwas komplizierter. Eine einfachere Kommutierungstechnik wird als Sechs-Stufen-Kommutierung bezeichnet, bei der die Gegen-EMK-Wellenform eher trapezförmig als sinusförmig ist.

Sechs-Schritt-Laufwerk http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

Back-EMF in sechs Schritten http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

Und während dieses "PWM ist wirklich schlecht", wie Sie sagten, ist es auch viel einfacher zu implementieren und daher billiger.

Es gibt andere Kommutierungsmethoden als sechsstufig und sinusförmig. Die einzige andere, die (meiner Meinung nach) wirklich beliebt ist, ist das Space Vector Drive. Dies ist in etwa so aufwändig wie ein Sinusantrieb, nutzt jedoch die vorhandene Zwischenkreisspannung besser aus. Ich werde nicht näher auf den Weltraumvektor eingehen, da ich denke, dass er das Wasser dieser Diskussion nur trüben wird.

Das sind also die Unterschiede in der Antriebstechnik. Die Wellenform verwendet , Wechselstrommotoren zum Antrieb ist in der Regel sinus und könnte direkt von einer Wechselstromquelle kommt oder könnte angenähert werden PWM verwendet. Die zur Ansteuerung von Gleichstrommotoren verwendete Wellenform ist typischerweise trapezförmig und stammt aus einer Gleichstromquelle. Es gibt keinen Grund, warum die Laufwerke nicht ausgetauscht werden könnten, obwohl dies die Effizienz geringfügig beeinträchtigen würde.

* im wesentlichen

Oben habe ich gesagt, dass der Aufbau der beiden Motortypen im Wesentlichen gleich ist. In beiden Fällen, Wechselstrom-Induktionsmotor und bürstenloser Gleichstrommotor, handelt es sich um Motoren mit gewickelten Statoren anstelle von Permanentmagneten. Das macht sie zu "Universalmotoren" :

Ein Vorteil von gewickelten Statoren in einem Motor besteht darin, dass ein mit Wechselstrom oder Gleichstrom betriebener Motor, ein sogenannter Universalmotor, hergestellt werden kann.

Es gibt jedoch einen kleinen Unterschied in der Wicklung. Motoren, die für die Verwendung mit Wechselstrom ausgelegt sind, sind sinusförmig gewickelt, während Motoren, die für die Verwendung mit Gleichstrom vorgesehen sind, trapazförmig gewickelt sind . Was mich seit Jahren stört, ist, dass ich kein vereinfachtes Diagramm finde, das den Unterschied zeigt. Wenn ich den Stator eines Motors bekommen hätte, hätte ich keine Ahnung, ob er sinusförmig oder trapazförmig gewickelt ist. Die einzige Möglichkeit, den Unterschied zu erkennen, besteht darin, den Motor durch Anschließen einer Bohrmaschine an die Welle und Blick auf die Gegen-EMK rückwärts anzutreiben. Sie werden entweder eine schöne Sinuswelle oder mehr von einem Trapez sehen, wie im Bild oben gezeigt. Wie ich oben sagte, würde die Verwendung des falschen Laufwerkstyps zu einer leichten Beeinträchtigung der Leistung führen, aber es wäre eine andere sinnvolle Arbeit.

In den meisten Fällen werden bürstenlose Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten am Rotor gebaut. Dies wäre zwar ein Unterschied zu einem Käfigläufermotor, aber solange der Stator ein gewickelter Stator und kein Permanentmagnetstator ist (wie bei bürstenbehafteten Gleichstrommotoren), handelt es sich bei beiden Ausführungen im Wesentlichen um "Universalmotoren":

Die Permanentmagnetseite des obigen Diagramms zeigt einen zweipoligen Motor. Die Polzahl steuert die Drehmomentwelligkeit. Je mehr Pole vorhanden sind, desto glatter ist die Drehmomentkurve. Die Anzahl der Pole macht jedoch keinen Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom.

Der Anschluss der Statorwicklungen Delta gegen Stern hat ebenfalls keinen Einfluss auf die Antriebsmethode. Tatsächlich können Sie zwischen den beiden Optionen wechseln, während sie ausgeführt werden :

Der Unterschied besteht darin, dass Delta mehr Strom zieht und daher mehr Drehmoment erzeugt. Weitere Informationen zum Verhältnis von Strom zu Drehmoment oder Spannung zu Drehzahl finden Sie in meiner Antwort auf diese EE.SE-Frage .

Ich bin etwas spät dran, diese Frage zu beantworten, und kann noch nicht direkt auf embedded.kyle oben antworten, aber ich wollte ein paar Fehlinformationen korrigieren, die oben angegeben wurden. Meine Expertise ist Motoren, nicht Steuerungen, BTW.

1) "Universalmotoren" unterscheiden sich grundlegend von BLDC- oder Induktionsmotoren. Universalmotoren haben gewickelte Statoren und Armaturen sowie Bürsten. Nur weil der Stator gewickelt ist, wird er nicht zu einem Universalmotor. Die Verknüpfung von embedded.kyle zu Universalmotoren vergleicht sie lediglich mit bürstenbehafteten PMDC-Motoren.

2) BLDC-Motoren haben immer Magnete am Rotor. Wie ich bereits sagte, werden sie niemals als Universalmotoren bezeichnet. Universalmotoren sind ganz andere Tiere.

3) Was trapezförmige und sinusförmige Verse betrifft, gibt es keine Standardmethode zum Wickeln von Induktionsmotoren und bürstenlosen Motoren. Im Allgemeinen versuchen die Entwickler von Induktionsmotoren, einen Luftspalt-MMF und einen Fluss zu erzeugen, der sinusförmig ist. Dies geschieht im Allgemeinen mit einer sogenannten "verteilten" Wicklung. Dies bedeutet, dass Sie anstelle einer Spule mit einer T-Windungszahl mehrere Spulen mit einer unterschiedlichen Windungszahl haben, um eine Sinuskurve zu approximieren.

Bürstenlose Motoren können Back-EMKs haben, die sinusförmiger oder trapezförmiger aussehen, wie in embedded.kyle erwähnt. Sie werden jedoch niemals eine rein sinusförmige oder trapezförmige Gegen-EMK erhalten ... wie Motoren entworfen und hergestellt werden, um zu verhindern, dass dies jemals geschieht. Es ist immer irgendwo dazwischen. Die Form der Gegen-EMK wird von vielen Dingen bestimmt - wie sie gewickelt ist, das Verhältnis von Statorzähnen zu Rotormagneten, die Form der Blechzähne, die Form der Rotormagnete usw. Deshalb mag ich die Begriffe nicht "sinusförmig gewickelt" und "trapezförmig gewickelt" - die Gegen-EMK hängt von anderen Dingen ab, als davon, wie sie gewickelt ist. Sie können jeden bürstenlosen Motor entweder mit einem "trapezförmigen" oder einem "sinusförmigen" Antrieb antreiben. Im Allgemeinen (aber das ist nicht universell), Wenn Sie einen Motor mit einer mehr oder weniger geraden Gegen-EMK haben, die mit einem Trap-Antrieb gekoppelt werden soll, bezeichnen die Motorhersteller dies als BLDC-Motor. Wenn Sie einen Motor mit mehr oder weniger sinusförmiger Gegen-EMK haben, der mit einem Sinusantrieb gekoppelt werden soll, bezeichnen die Motorhersteller dies ebenfalls als BLAC-Motor. Jeder dieser Motortypen kann jedoch mit jedem Antriebstyp betrieben werden.

4) Der Link, auf den embedded.kyle am 23. Oktober um 19:06 zeigte, zeigt nicht den Unterschied zwischen Sinus- und Trap-Wicklungen. Ich werde wahrscheinlich auch dort einen Kommentar hinterlassen, aber der Unterschied zwischen diesen beiden besteht darin, dass eine Wicklung eine Wicklung mit Überlappung und eine konzentrische Wicklung ist.

Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren handelt es sich laut Wikipedia um Permanentmagnet-Synchron-Wechselstrommotoren mit integrierter Steuerelektronik für Wechselrichter und Gleichrichter, Sensor und Wechselrichter. Ich bin mit Wechselstrommotoren nicht allzu vertraut, aber ich denke, bürstenlose Gleichstrommotoren lassen sich unter funktionellen Gesichtspunkten am besten als Teilmenge von Wechselstrommotoren klassifizieren.

Es kann auch einige andere Unterschiede in Bezug auf die Anwendung geben. Zum Beispiel ist der Unterschied zwischen Schrittmotoren und bürstenlosen Gleichstrommotoren normalerweise die beabsichtigte Anwendung, und Servomotoren beziehen sich auf einen Motor (normalerweise, aber nicht immer, auf einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor) mit integrierten Drehstellungssensoren.