Bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor, kurz BLDC-Motor, wird die Drehzahl nicht einfach durch eine feste Versorgungsspannung bestimmt. Eine zentrale Rolle übernimmt der BLDC-Treiber. Er entscheidet, wann welche Motorwicklung bestromt wird, wie viel Strom fließt und in vielen Anwendungen auch, mit welcher Drehzahl der Rotor laufen soll. Damit beeinflusst die Elektronik das Verhalten des Motors wesentlich stärker als bei einem einfachen Gleichstrommotor.

Grundlage ist die elektronische Kommutierung. Da ein BLDC-Motor keine mechanischen Bürsten besitzt, muss der Treiber die einzelnen Wicklungsphasen passend zur Rotorposition ansteuern. Dafür erhält er Informationen von Hall-Sensoren oder wertet bei sensorlosen Systemen die Gegen-EMK aus. Ändert sich die Rotorposition, schaltet der Treiber die Strompfade entsprechend um. Eine fehlerhafte Kommutierung kann nicht nur die Drehzahl begrenzen, sondern auch Vibrationen, Geräusche und zusätzliche Erwärmung verursachen.

Für die tatsächliche Drehzahl ist vor allem die wirksame Motorspannung relevant. Bei vielen Treibern wird diese über ein PWM-Signal beeinflusst. Ein höheres Tastverhältnis führt im passenden Betriebsbereich zu einer höheren mittleren Spannung an den Wicklungen. Dadurch kann der Motor gegen seine Gegen-EMK eine höhere Drehzahl erreichen. Allerdings bedeutet ein höheres PWM-Tastverhältnis nicht automatisch eine proportional höhere Drehzahl. Unter Last sinkt die Drehzahl, weil der Motor ein höheres Drehmoment benötigt und dadurch mehr Strom aufnimmt.

Auch die Stromregelung des Treibers hat einen direkten Einfluss. Wird der zulässige Phasenstrom zu niedrig eingestellt, fehlt dem Motor Drehmoment. Bei einer mechanischen Belastung kann die Drehzahl dann deutlich einbrechen. Eine zu hohe Strombegrenzung löst das Problem nicht unbedingt. Sie kann die Wicklungen, Leistungshalbleiter und Lager stärker thermisch belasten.

Bei modernen BLDC-Reglern kommt zusätzlich eine geschlossene Drehzahlregelung hinzu. Ein Drehzahlsensor oder Encoder liefert die aktuelle Geschwindigkeit an den Regler. Dieser vergleicht den Istwert mit der vorgegebenen Soll-Drehzahl und korrigiert die Ansteuerung. Wird der Motor beispielsweise durch eine höhere Last langsamer, erhöht der Regler die Ansteuerung und stellt mehr Drehmoment bereit.

Die maximale Drehzahl wird außerdem durch die Versorgungsspannung, die Wicklungscharakteristik und die elektrische Auslegung des Motors begrenzt. Ein Treiber kann einen ungeeigneten Motor nicht beliebig schneller machen. Ebenso müssen die zulässige Drehzahl des Rotors und die mechanische Belastbarkeit berücksichtigt werden.

Wer die Drehzahl eines BLDC-Motors verändern möchte, sollte deshalb nicht nur auf den PWM-Wert schauen. Versorgungsspannung, Kommutierung, Strombegrenzung, Last und Regelparameter arbeiten zusammen. Erst eine auf Motor und Anwendung abgestimmte Treibereinstellung ermöglicht einen ruhigen Lauf, ausreichendes Drehmoment und eine stabile Drehzahl.

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