Under det senaste decenniet har borstlösa likströmsmotorer (bldc) i allt högre grad ersatt borstade likströmsmotorer, särskilt i tillämpningar där höga varvtal (över 12 000 varv/min) och lång livslängd krävs.
Men BLDC-motorer har inte alla fördelar: BLDC-motorer erbjuder enkel styrning och ingen kuggning, medan BLDC-motorernas komplexa struktur innebär högre kostnader – konventionella BLDC-motorer är slitsade konstruktioner, det vill säga spolarna är lindade i slitsarna runt statorn.
Som ett resultat utvecklades en BLDC-motor med en spårlös design, som har 4 stora fördelar jämfört med konventionella slitsade BLDC-motorer.
Slitslösa BLDC-motorer använder en spårlös design. Spolarna lindas i en separat extern operation och sätts sedan in direkt i luftspalten under motormonteringen.
I slitsade BLDC-motorer förhindrar närvaron av statortänder att motorns totala storlek minimeras. Dessutom, när motorns storlek krymper, blir lindningsprocessen allt svårare. Däremot har spårlösa borstlösa likströmsmotorer lindningar som är lutande eller axiellt fixerade på en cylindrisk statorkärna, vilket gör det lättare att minska storleken.
Den spårlösa konstruktionen har också kostnadsfördelar eftersom den minskar komplexiteten och statorkärnan är lättare att tillverka.
Även om båda konstruktionerna kan arbeta med hastigheter som är mycket högre än borstade likströmsmotorer, har slitsade och spårlösa konstruktioner olika egenskaper vid höga hastigheter. För att uppnå mekanisk stabilitet vid höga hastigheter (från 40 000 till 60 000 varv per minut) har spårlösa rotorer vanligtvis en tvåpolig permanentmagnetkonstruktion. Dessutom, på grund av förekomsten av det stora luftgapet, när motorn går med hög hastighet, är förlusten av statorkärnan begränsad till ett acceptabelt område. Detta innebär att en spårlös BLDC-motor drar nytta av en spårlös statorstruktur med relativt låga kärnförluster och därmed hög effekttäthet.
Faktum är att i början av den spårlösa BLDC-motorkonstruktionen var dess effekttäthet lägre än för motsvarande slitsmotor. Tillkomsten av permanentmagneter med hög energi och deras alternativa magnetiseringsanordningar har dock minskat prestandagapet. Slitsade BLDC-motorer är mindre kapabla att använda högenergimagneter på grund av de tjockare tänderna som krävs för att öka den magnetiska belastningen på motorn, vilket har effekten att minska slitsens area och därmed den elektriska belastningen på motorn.
Slitsade BLDC-motorer kan ge högre vridmoment än slitsade konstruktioner eftersom slitsade konstruktioner kan hantera högre temperaturer, vilket gör att mer vridmoment kan produceras. Men på grund av mättnaden av den magnetiska kretsen under överbelastningsdrift reduceras motorns vridmoment, och den tandlösa i den spårlösa designen har ingen magnetisk mättnad, vilket ger en bättre överbelastning.
Även om spårlösa BLDC-motorer har många fördelar jämfört med vanliga BLDC-motorer, är spårlösa BLDC-motorer inte alltid det bästa valet i praktiska tillämpningar. Till exempel erbjuder spårlösa BLDC-motorer låg induktans, vilket utgör en utmaning för rörelsestyrning. Om pulsbreddsmodulering (pwm) används resulterar lägre induktans i högre motorförluster. Styrningar med högre kopplingsfrekvenser (80 till 100 khz) eller seriekompenserad induktans kan användas för att lindra problemet med låg induktans.
Faktum är att olika BLDC-motortekniker är lämpliga för olika applikationer. Slitsade BLDC-motorer är lämpliga för applikationer som elfordon eller hushållsapparater som kräver ett stort antal poler, och slutstorleken är inget problem. De är också att föredra i tuffa miljöer, eftersom de slitsade designspolarna är lättare att skydda och mekaniskt hålls fast av statortänderna. Och för tillämpningar som kräver hög hastighet och liten storlek, t.ex. i medicinsk utrustning eller bärbara industriverktyg, är spårlösa BLDC-motorer ett bättre val och erbjuder den bästa lösningen.