Gebürstete Gleichstrommotoren gibt es seit der Mitte des 19. Jahrhunderts, aber bürstenlose Motoren sind eine ziemlich neue Ankunft; Ein erster Schritt in den 1960er Jahren dank Fortschritten in der Festkörpertechnologie und weitere Verbesserungen in den 1980er Jahren dank besserer Permanentmagnetwerkstoffe.
Bürstengleichstrommotoren entwickeln im Stillstand ein maximales Drehmoment und nehmen mit zunehmender Geschwindigkeit linear ab. Einige Einschränkungen von Bürstenmotoren können durch bürstenlose Motoren überwunden werden. Sie beinhalten einen höheren Wirkungsgrad und eine geringere Anfälligkeit für mechanischen Verschleiß. Diese Vorteile gehen mit einer möglicherweise weniger robusten, komplexeren und teureren Steuerungselektronik einher.
Ein typischer bürstenloser Motor weist Permanentmagnete auf, die sich um einen feststehenden Anker drehen, wodurch Probleme beim Anschließen von Strom an den sich bewegenden Anker beseitigt werden. Eine elektronische Steuerung ersetzt die Bürsten- / Kommutatorbaugruppe des bürstenbehafteten Gleichstrommotors, der die Phase kontinuierlich zu den Wicklungen schaltet, um den Motor in Drehung zu halten. Der Controller führt eine ähnliche zeitgesteuerte Leistungsverteilung durch, indem er anstelle des Bürsten- / Kommutatorsystems eine Halbleiterschaltung verwendet.
Bürstenlose Motoren bieten gegenüber gebürsteten Gleichstrommotoren mehrere Vorteile, darunter ein hohes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis, mehr Drehmoment pro Watt (erhöhte Effizienz), erhöhte Zuverlässigkeit, verringerte Geräuschentwicklung, längere Lebensdauer (keine Abnutzung der Bürsten und des Kommutators), Eliminierung ionisierender Funken im Kommutator, Reduzierung der elektromagnetischen Interferenz (EMI). Ohne Wicklungen am Rotor sind sie keinen Zentrifugalkräften ausgesetzt. Da die Wicklungen vom Gehäuse getragen werden, können sie durch Wärmeleitung gekühlt werden, so dass zur Kühlung keine Luftströmung im Inneren des Motors erforderlich ist. Dies bedeutet wiederum, dass das Innere des Motors vollständig umschlossen und vor Schmutz oder anderen Fremdkörpern geschützt werden kann.
Die bürstenlose Motorkommutierung kann in Software unter Verwendung eines Mikrocontrollers oder eines Mikroprozessorcomputers implementiert werden oder kann alternativ in analoger Hardware oder in digitaler Firmware unter Verwendung eines FPGA implementiert werden. Die Kommutierung mit Elektronik anstelle von Bürsten ermöglicht größere Flexibilität und Fähigkeiten, die bei bürstenbehafteten Gleichstrommotoren nicht verfügbar sind, einschließlich Drehzahlbegrenzung, Mikroschrittbetrieb für langsame und / oder Feinbewegungssteuerung und Haltemoment im Stillstand. Die Steuerungssoftware kann an den jeweiligen Motor angepasst werden, der in der Anwendung verwendet wird, was zu einer höheren Kommutierungseffizienz führt.
Die maximale Leistung, die an einen bürstenlosen Motor angelegt werden kann, wird fast ausschließlich durch Wärme begrenzt, zu viel Wärme schwächt die Magnete und kann die Isolierung der Wicklung beschädigen.
Bei der Umwandlung von Elektrizität in mechanische Leistung sind bürstenlose Motoren effizienter als Bürstenmotoren. Diese Verbesserung ist im Wesentlichen auf die Frequenz zurückzuführen, mit der die Elektrizität geschaltet wird, die durch die Rückmeldung des Positionssensors bestimmt wird. Zusätzliche Gewinne sind auf das Fehlen von Bürsten zurückzuführen, was den mechanischen Energieverlust aufgrund von Reibung verringert. Der verbesserte Wirkungsgrad ist im lastfreien und im unteren Lastbereich der Leistungskurve des Motors am größten. Bürstenlose Motoren und hochwertige Bürstenmotoren weisen bei hohen mechanischen Belastungen einen vergleichbaren Wirkungsgrad auf.
Umgebungen und Anforderungen, in denen Hersteller bürstenlose Gleichstrommotoren verwenden, umfassen einen wartungsfreien Betrieb, hohe Geschwindigkeiten und einen Betrieb, bei dem Funkenbildung gefährlich ist (z. B. explosionsgefährdete Umgebungen) oder elektronisch empfindliche Geräte beeinträchtigen könnten.
