Bürstenlose Gleichstrom-Permanentmagnetmotoren: Design, Simulation und Leistungsbewertung

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Leistungselektronik und Antriebssysteme sind spezialisierte elektrische Maschinen wie bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) zu einer bemerkenswerten Innovation geworden. Diese Motoren verwenden einen elektronischen Regler, um Gleichstromströme in den Statorwicklungen zu regeln, wodurch Magnetfelder erzeugt werden, die die Drehung eines Permanentmagnetrotors antreiben. Der Übergang von traditionellen Bürstenmotoren zu BLDC-Motoren wird durch die überlegene Leistungseffizienz, die Wirksamkeit des Drehmoments, die kompakte Größe und die gesteigerte Zuverlässigkeit, die letztere bieten, vorangetrieben. BLDC-Motoren finden breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, einschließlich Robotik, Drohnen, Automobilen und Flugzeugen. Von besonderem Interesse sind die konzentrierten Wicklungen, die effizientere und kompaktere Designs ermöglichen, indem sie die Endwicklungen verkürzen.

Dieses Webinar bietet eine umfassende, Schritt-für-Schritt-Demonstration zur Verwendung der EMWorks2D Virtual Prototyping Software für die Untersuchung und Gestaltung von zwei BLDC-Motor-Konfigurationen mit 16 und 20 Polen, die unter unterschiedlichen Schaltbedingungen (120° und 180° Leitungsmodus) arbeiten. Die Analyse umfasst wichtige elektromagnetische Parameter wie Rückelektromotorische Kraft (EMF), Flussverknüpfung, durchschnittliches Drehmoment und thermische Überlegungen. Zusätzlich enthält die Sitzung eine Demonstration zum Aufbau und zur Simulation eines BLDC-Motors mithilfe der elektromagnetischen Simulationswerkzeuge, die in EMWorks2D verfügbar sind.

Overview

As power electronics and drive systems continue to evolve, specialized electric machines such as Brushless DC (BLDC) motors have emerged as a notable innovation. These motors utilize an electronic controller to regulate DC currents in the stator windings, creating magnetic fields that drive the rotation of a permanent magnet rotor. The transition from traditional brushed motors to BLDC motors is driven by the superior power efficiency, torque effectiveness, compact size, and heightened reliability offered by the latter. BLDC motors have found extensive application in various fields, including robotics, drones, automobiles, and aircraft. Of particular interest are the concentrated windings, enabling more efficient and compact designs by reducing end winding lengths. 

This webinar provides a comprehensive, step-by-step demonstration of utilizing EMWorks2D virtual prototyping software for the study and design of two BLDC motor configurations featuring 16 and 20 poles, operating under different commutation conditions (120° and 180° conduction mode). The analysis encompasses vital electromagnetic parameters such as back electromotive force (EMF), flux linkage, average torque, and thermal considerations. Additionally, the session features a demonstration of constructing and simulating a BLDC motor using electromagnetic simulation tools available through EMWorks2D.