Der bürstenlose Gleichstrommotor ist nicht das früheste Produkt, sondern auf der Grundlage des Bürstenmotors entwickelt, und sein Aufbau ist komplizierter als der des Bürstenmotors.
Der bürstenlose Gleichstrommotor besteht aus einem Motorkörper und einem Treiber. Es unterscheidet sich von einem bürstenbehafteten Gleichstrommotor. Der bürstenlose Gleichstrommotor verwendet keine mechanische Bürstenvorrichtung, sondern einen selbstgesteuerten Permanentmagnet-Synchronmotor mit Rechteckwelle, und anstelle von Kohle werden Hall-Sensoren verwendet. Der Bürstenkommutator verwendet NdFeB als Permanentmagnetmaterial des Rotors.
Im letzten Jahrhundert, als der Elektromotor geboren wurde, war der produzierte praktische Elektromotor jedoch in bürstenloser Form.
1740er: Die Erfindung des Elektromotors beginnt
Frühe Modelle elektrischer Maschinen tauchten erstmals in den 1740er Jahren durch die Arbeit des schottischen Benediktinermönchs und Wissenschaftlers Andrew Gordon auf. Andere Wissenschaftler wie Michael Faraday und Joseph Henry entwickelten frühere elektrische Maschinen weiter, experimentierten mit elektromagnetischen Feldern und entdeckten, wie man elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.
1832: Erfindung des ersten kommutierten Gleichstrommotors
1832 erfand der britische Physiker William Sturgeon den ersten Gleichstrommotor, der genug Leistung zum Antrieb von Maschinen liefern konnte, aber seine Anwendung war aufgrund seiner geringen Ausgangsleistung stark eingeschränkt.
1834: Herstellung des ersten echten Elektromotors
Thomas Davenport aus Vermont trat in die Fußstapfen von Sturgeon und schrieb Geschichte, als er 1834 den ersten offiziellen batteriebetriebenen Elektromotor erfand. Es war der erste Elektromotor mit ausreichender Leistung, um diese Aufgabe zu erfüllen, und seine Erfindung wurde verwendet, um eine kleine Druckmaschine anzutreiben .
1837 erhielten Thomas Davenport und seine Frau Emily Davenport das erste Patent für einen Gleichstrommotor.
Aber ihr Motordesign leidet immer noch unter den gleichen Leistungs- und Effizienzproblemen wie das von William Sturgeon. Und leider ging Thomas aufgrund der hohen Kosten für den Batteriestrom bankrott und die Maschine war nicht im Handel erhältlich.
1886: Erfindung des praktischen Gleichstrommotors
1886 wurde der erste praktische Gleichstrommotor eingeführt, der bei variablem Gewicht mit konstanter Geschwindigkeit laufen konnte. Frank Julian Sprague war sein Erfinder, und dieser Motor war der Katalysator für den weit verbreiteten Einsatz von Motoren in industriellen Anwendungen.
Erwähnenswert ist, dass dieser praktische Motor eine bürstenlose Form annimmt, nämlich einen Wechselstrom-Kurzschlussläufer-Asynchronmotor, der nicht nur Funken und Spannungsverluste über den Wicklungen eliminiert, sondern auch Leistung bei konstanter Drehzahl liefern kann. Asynchronmotoren haben jedoch viele unüberwindbare Mängel, so dass die Entwicklung der Motortechnologie langsam ist.
Kurz nach der Geburt des bürstenlosen Motors erfanden die Menschen den DC-Bürstenmotor. Aufgrund seines einfachen Aufbaus, der einfachen Herstellung und Verarbeitung, der bequemen Wartung und der einfachen Steuerung wurde der DC-Bürstenmotor zu dieser Zeit nach seinem Erscheinen zum Mainstream.
1887: Patentierter Wechselstrom-Induktionsmotor
1887 erfand Nikola Tesla den Wechselstrom-Induktionsmotor und patentierte ihn ein Jahr später erfolgreich. Es war nicht für Straßenfahrzeuge geeignet, wurde aber später von Westinghouse-Ingenieuren modifiziert. 1892 wurde der erste praktische Induktionsmotor entwickelt, gefolgt von einem rotierenden Stabwicklungsrotor, wodurch der Motor für Automobilanwendungen geeignet wurde.
1891: Entwicklung des Drehstrommotors
1891 begann General Electric mit der Entwicklung von Drehstrom-Induktionsmotoren. Um die Vorteile des gewickelten Rotordesigns zu nutzen, unterzeichneten GE und Westinghouse 1896 eine gegenseitige Lizenzvereinbarung.
1955: Die Ära der bürstenlosen Gleichstrommotoren beginnt
1955, die Vereinigten Staaten d. Harrisonet al. meldete das erste Patent zum Ersatz der mechanischen Bürsten von DC-Bürstenmotoren durch Transistorkommutierungsschaltungen an, was offiziell die Geburtsstunde moderner bürstenloser DC-Motoren markierte. Allerdings gab es zu dieser Zeit keine Vorrichtung zur Erkennung der Motorrotorposition, und der Motor hatte keine Startfähigkeit.
1962: Erfindung des ersten bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC).
Dank der Fortschritte in der Festkörpertechnologie in den frühen 1960er Jahren erfanden TG Wilson und PH Trickey 1962 den ersten bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC), den sie „Gleichstrommotor mit Festkörperkommutierung“ nannten. Ein Schlüsselelement eines bürstenlosen Motors ist, dass er keinen physischen Kommutator benötigt, was ihn zur beliebtesten Wahl für Computerlaufwerke, Roboter und Flugzeuge macht.
Sie verwendeten Hall-Elemente, um die Rotorposition zu erfassen und die Kommutierung des Wicklungsstroms zu steuern, was den bürstenlosen Gleichstrommotor praktisch machte, aber durch die Transistorkapazität begrenzt war, war die Motorleistung relativ gering.
1970er bis heute: Rasante Entwicklung von Anwendungen für bürstenlose DC-Motoren
Seit den 1970er Jahren mit dem Aufkommen neuer Leistungshalbleiter (wie GTR, MOSFET, IGBT, IPM), der rasanten Entwicklung der Computersteuerungstechnologie (MCU, DSP, neue Steuerungstheorie) und der rasanten Entwicklung seltener Hochleistungsgeräte Erd-Permanentmagnetmaterialien (z. B. Samarium Mit dem Aufkommen von Kobalt, NdFeB) hat sich der bürstenlose Gleichstrommotor schnell entwickelt und die Kapazität hat sich weiter erhöht.
Danach, mit der Einführung des bürstenlosen Mac-Classic-DC-Motors und seines Treibers im Jahr 1978 und der Entwicklung des bürstenlosen Motors mit Rechteckwelle und des bürstenlosen DC-Motors mit Sinuswelle in den 1980er Jahren, begann der bürstenlose Motor wirklich, in die praktische Phase einzutreten und entwickelte sich schnell .