Präzise Rotorwinkel als Grundlage der feldorientierten Regelung
Maximale Präzision für maximale Performance: Hochgenaue, stabile Rotorwinkelsignale bilden die ideale Basis für eine kraftvolle und vibrationsarme FOC‑Regelung
Schnelligkeit, die Dynamik ermöglicht: Ultraschnelle, latenzarme Signalverarbeitung sorgt für unmittelbare Reaktion bei jedem Lastwechsel und garantiert ein souveränes Motorverhalten.
Zuverlässigkeit im härtesten Umfeld: Robust gegen Hitze, Magnetfelder und mechanische Toleranzen, für dauerhaft sichere Motorregelung direkt im rauen Maschinenraum.
Warum der exakte Rotorwinkel bei PMSM‑Antrieben entscheidend ist
Für die feldorientierte Regelung (FOC) von Permanentmagnet‑Synchronmotoren ist die präzise Rotorlage das zentrale Steuersignal. Nur wenn der Motorcontroller den exakten Winkel kennt, kann er den Stromvektor optimal ausrichten und damit maximales Drehmoment, höchste Effizienz und eine ruhige, vibrationsarme Bewegung ermöglichen.
Bereits kleine Winkelfehler führen zu Leistungsverlusten, erhöhter Stromaufnahme und instabilen Regelabläufen. Besonders in dynamischen Anwendungen sorgt eine schnelle, latenzarme Winkelmessung dafür, dass der Motor unmittelbar auf Lastwechsel reagiert und seine volle Performance entfaltet.
Unsere modernen Motorfeedback‑Sensoren und lagerlose Drehgeber liefern dafür hochpräzise, robuste und temperaturstabile Signale – direkt im rauen Motorumfeld.
Rotorpositionsgeber für jedes Motorumfeld
Durch ihre besonders flache Bauform und flexibel gestaltbare Geometrie ermöglichen unsere kompakten, induktiven Rotorpositionsgeber eine hohe konstruktive Freiheit. Ob für die Montage am Wellenende oder als Ausführung mit Durchgangshohlwelle – wir stellen Lösungen bereit, die sich optimal in unterschiedlichste Antriebskonzepte integrieren lassen. Dank moderner Rapid‑Prototyping‑Verfahren erhalten Sie innerhalb kurzer Zeit individuelle Mustergeräte, die exakt auf Ihre Anforderungen abgestimmt sind.
Präzise Rotorwinkel für maximale Performance
Im Motorsport werden Rotorpositionsgeber in Elektromotoren eingesetzt und liefern präzise Echtzeitdaten zur Rotorlage. Dadurch kann die Steuerung das elektrische Drehmoment optimal regeln – sowohl beim Beschleunigen als auch bei der Energierückgewinnung.
Die Sensoren sind hochintegriert und lassen sich auch in sehr engen Bauraum einfügen. Trotz extremer Temperaturen, Vibrationen und schneller Lastwechsel arbeiten sie zuverlässig und sichern eine konstante Performance des E-Antriebs.
Induktive Rotorpositionsgeber als Resolveralternative im Synchronmotor
Induktive Rotorpositionsgeber bieten eine robuste, wartungsfreie Alternative zum Resolver. Sie sind kompakter, kosteneffizienter und unempfindlich gegenüber Vibration, Temperatur und EMV-Störungen.
Durch ihre präzise, latenzarme Winkelmessung ermöglichen sie eine effiziente FOC-Regelung und eignen sich ideal für moderne Synchronmotoren und integrierte Antriebssysteme.
Wie wird die Rotorposition in einem Synchronmotor erfasst?
Die präzise Rotorpositionserfassung ist eine Grundvoraussetzung für den effizienten Betrieb von permanenterregten Synchronmaschinen (PMSM, inkl. BLDC-Motoren). Klassisch übernehmen Resolver diese Aufgabe: Sie arbeiten induktiv, sind robust gegenüber Temperatur und Vibration und liefern analoge Sinus-/Kosinus-Signale, die durch einen Resolver-to-Digital-Converter (RDC) in Winkelinformationen umgewandelt werden.
Alternativ kommen optische oder magnetische Drehgeber zum Einsatz. Induktive Positionssensoren verbinden die Robustheit des Resolvers mit einer integrierten Signalverarbeitung und liefern die Positionsinformation direkt analog oder digital über Schnittstellen wie BiSS-C oder SSI – ohne externen RDC. Für Traktions- und Industrieanwendungen bietet Lenord+Bauer sensorbasierte Lösungen, die auch unter extremen Betriebsbedingungen zuverlässige Lageerfassung gewährleisten.
Warum ist die Rotorlage für die feldorientierte Regelung entscheidend?
Die feldorientierte Regelung transformiert Statorströme mittels Park-Transformation in ein rotorfestes (elektrisches) d/q-Koordinatensystem. Nur bei hinreichend genau bekannter Rotorposition lassen sich drehmomentbildender (q-Achse) und flussbildender Anteil (d-Achse) entkoppelt regeln. Winkelfehler führen zu einer Fehlausrichtung des Stromvektors relativ zum Rotorfluss und übertragen sich direkt in Form von Drehmomentwelligkeit, Wirkungsgradeinbußen und potenzieller Reglerinstabilität.
Bei hochdynamischen Anwendungen – etwa Traktion, Servo, Werkzeugmaschinen – sind zudem Latenz und Jitter des Positionssignals kritisch. Moderne FOC-Implementierungen auf DSPs oder FPGAs arbeiten mit Abtastraten im zweistelligen Kilohertz-Bereich, wodurch hohe Anforderungen an Sensorik und Signalaufbereitung entstehen.
Resolver oder induktiver Sensor – was ist besser für PMSM?
Der Resolver gilt als robuster Klassiker: analoge Sin/Cos-Signale, keine aktive Elektronik im Sensorkopf und hohe Temperaturbeständigkeit bis etwa 150 °C – ideal für Traktion und Aerospace-Anwendungen. Nachteil ist der notwendige Resolver-to-Digital-Converter (RDC), der Systemkomplexität und Anforderungen an Signalintegrität und EMV-Design erhöht.
Moderne induktive Sensoren schließen diese Lücke zunehmend: Sie kombinieren ein kontaktloses Messprinzip mit integrierter analoger oder digitaler Signalverarbeitung und liefern die absolute Rotorposition direkt über Schnittstellen wie BiSS-C oder SSI. Das vereinfacht die Integration und reduziert potenzielle Fehlerquellen. Für neue PMSM-Entwicklungen ist der induktive Sensor daher in vielen Anwendungen eine technisch und wirtschaftlich attraktive Alternative – insbesondere bei moderaten Temperaturanforderungen und hohem Integrationsgrad.
Welche Genauigkeit benötigt ein Rotorpositionssensor im Traktionsantrieb?
Für hochdynamische FOC-Regelungen im Traktionsantrieb sind elektrische Winkelfehler deutlich unter 1° anzustreben, um zusätzliche Drehmomentwelligkeit gering zu halten. Bei Polpaarzahlen von vier bis acht entspricht dies mechanischen Genauigkeiten von etwa 0,125° bis 0,0625°. Gleichzeitig müssen Latenz und Phasenverzug auch bei Drehzahlen bis 20 000 min⁻¹ minimal bleiben, um keine zusätzliche Phasenverschiebung im Stromregelkreis zu erzeugen. Sicherheitsfunktionen nach ISO 26262 erfordern zudem redundante Sensorkonzepte oder integrierte Diagnosepfade.
Hersteller wie Lenord+Bauer adressieren diese Anforderungen mit Sensoren, die ASIL konforme Diagnose unterstützen und über den gesamten Temperatur- und Drehzahlbereich elektrische Winkelfehler unter 0,5° erreichen.
