Structuur van een gelijkstroommotor

De besturingsstructuur van een borstelloze gelijkstroommotor: Een borstelloze gelijkstroommotor is een type synchrone motor, wat betekent dat de rotorsnelheid wordt beïnvloed door de snelheid van het roterende magnetische veld van de stator en het aantal rotorpolen (P), N=120f/P. Bij een vast aantal rotorpolen verandert de frequentie van het roterende magnetische veld van de stator de rotorsnelheid. Een borstelloze gelijkstroommotor is in wezen een synchrone motor met extra elektronische besturing (driver). Het regelt de frequentie van het roterende magnetische veld van de stator en stuurt de rotorsnelheid terug naar het controlecentrum voor herhaalde correctie, met als doel kenmerken te bereiken die dicht bij die van een gelijkstroommotor liggen. Met andere woorden: een borstelloze gelijkstroommotor kan een bepaalde rotorsnelheid binnen het nominale belastingsbereik handhaven, zelfs als de belasting verandert.

Een borstelloze DC-driver omvat een voedingsgedeelte en een besturingsgedeelte: het voedingsgedeelte levert drie- fasestroom aan de motor, terwijl het besturingsgedeelte de ingangsstroomfrequentie indien nodig omzet. Het voedingsgedeelte kan directe DC-invoer (doorgaans 24 V) of AC-invoer (110 V/220 V) accepteren. Als de ingang AC is, moet deze eerst door een converter naar DC worden omgezet. Of de ingang nu DC of AC is, de gelijkspanning moet eerst door een omvormer worden omgezet in een drie- fasespanning om de motorspoelen aan te drijven. De omvormer bestaat doorgaans uit zes vermogenstransistors (Q1-Q6), verdeeld in bovenarmen (Q1, Q3, Q5) en onderarmen (Q2, Q4, Q6), die als schakelaars op de motor zijn aangesloten om de elektriciteitsstroom door de motorspoelen te regelen. De besturingseenheid biedt PWM (Pulse Wide Modulation) om de schakelfrequentie van de vermogenstransistors en de timing van de invertercommutatie te bepalen. Borstelloze DC-motoren vereisen over het algemeen een snelheidsregeling die ervoor zorgt dat de snelheid stabiel blijft op een ingestelde waarde zonder noemenswaardige schommelingen wanneer de belasting verandert. Daarom is de motor uitgerust met een Hall-sensor die het magnetische veld waarneemt en dient als snelheidsregeling met gesloten lus en ook als basis voor fasevolgorderegeling. Dit wordt echter alleen gebruikt voor snelheidsregeling en kan niet worden gebruikt voor positioneringsregeling.