Sie sind keine neue Erfindung – die Ursprünge der BLDC-Motoren (Brushless DC-Motoren) reichen bis in die 1960er-Jahre zurück, als Fortschritte in der Halbleitertechnologie erstmals eine elektronische Kommutierung ohne mechanische Bürsten ermöglichten. Als bürstenlose Gleichstrommotoren ersetzen sie die klassische Bürsten-Schleifring-Kombination durch Sensoren und elektronische Regler, was höhere Effizienz, geringeren Verschleiß und präzisere Steuerbarkeit bietet. Doch erst im Kontext von Industrie 4.0 entfalten sie ihr volles Potenzial: Mit integrierter Sensorik, Ethernet-fähigen Schnittstellen und dezentraler Intelligenz bilden sie das physische Rückgrat cyber-physischer Systeme, die Echtzeitdatenanalyse, adaptive Steuerung und maschinelles Lernen erfordern.
Ein aktuelles Beispiel für die Innovationsdynamik dieser Technologie war etwa die Vorstellung der BLS-Serie von Oriental Motor auf der SPS 2024. Diese Motorengeneration adressiert gezielt die Anforderungen digitalisierter Produktionsumgebungen, indem sie die Einfachheit klassischer AC-Antriebe mit der Leistungsfähigkeit moderner BLDC-Technik verbindet. Durch kompakte Bauweise, Energierückgewinnung und präzise Regelbarkeit eignet sie sich sowohl für die Nachrüstung bestehender Anlagen als auch für IoT-basierte Neuentwicklungen – etwa in fahrerlosen Transportsystemen oder kollaborativen Robotern, die datengesteuerte Prozessoptimierung erfordern.
Herausforderungen für die Antriebstechnik
In der industriellen Automation stehen Anlagenbetreiber vor der Herausforderung, immer höhere Anforderungen an Energieeffizienz, Präzision und Zuverlässigkeit bei gleichzeitig steigendem Kostendruck zu erfüllen. Herkömmliche Antriebslösungen wie bürstenbehaftete DC-Motoren oder Asynchronmaschinen stoßen hier an Grenzen – sei es durch mechanischen Verschleiß, begrenzte Regelbarkeit oder ineffiziente Energienutzung. BLDC-Motoren (Brushless DC-Motoren) adressieren diese Problemstellung durch ihre einzigartige Kombination aus elektronischer Steuerung, verschleißarmer Bauweise und adaptiver Leistungscharakteristik. Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 95 % reduzieren sie den Energieverbrauch signifikant, während ihre präzise Drehmomentregelung neue Möglichkeiten in der Positioniertechnik eröffnet.
Im Vergleich zu konventionellen Antrieben zeichnen sich BLDC-Motoren durch vier wesentliche Unterschiede aus: Erstens ersetzen sie die mechanische Bürstenkommutierung durch elektronisch gesteuerte Hall-Sensoren oder sensorlose Regelverfahren, was Reibungsverluste eliminiert und die Lebensdauer auf über 20.000 Betriebsstunden erhöht. Zweitens ermöglicht die permanente Magnetisierung des Rotors eine präzise Drehzahl- und Positionsregelung über den gesamten Lastbereich – ein entscheidender Vorteil gegenüber Schrittmotoren, die bei Unterlast zu Resonanzproblemen neigen. Drittens erlauben kompakte Bauformen mit Leistungsdichten bis 2,5 kW/kg die Integration in platzsensitive Anwendungen wie Leichtbauroboter oder mobile Transporteinheiten. Viertens – und hier wird ihre Schlüsselrolle für Industrie-4.0-Konzepte evident – verfügen moderne BLDC-Motoren über native Digitalisierungseigenschaften: Integrierte Sensoren (wie Temperatur-, Vibrations- oder Encoder-Systeme) kombinieren intelligente Steuerung mit Echtzeit-Datenanalyse. Über Ethernet-APIs (Profinet, Ethernet/IP) oder IO-Link lassen sie sich nahtlos in IoT-Netzwerke einbinden, während dezentrale Regler wie der BGE 8060 dPro von Dunkermotoren mit 72 A Dauerstrom autonome Entscheidungen auf Feldebene ermöglichen. Diese „Edge-Intelligenz“ unterstützt Predictive-Maintenance-Konzepte, indem Motordatenströme mittels OPC UA in übergeordnete Cloud-Plattformen fließen. Gleichzeitig tragen ihre hohen Wirkungsgrade (bis 95 %) und regenerative Bremsfähigkeiten zur energieoptimierten Produktion bei – ein Kernziel nachhaltiger Industrie-4.0-Strategien.
BLDC mit nativen 4.0-Eigenschaften
Diese Eigenschaften prädestinieren BLDC-Motoren nicht nur für Einsätze in der Intralogistik, wo sie fahrerlose Transportsysteme (FTS) mit Lasten bis 500 kg antreiben, sondern auch für cyber-physische Produktionssysteme. In kollaborativen Robotern wie dem Sawyer-Roboter fungieren sie als „künstliche Muskeln“, deren Bewegungsdaten über digitale Zwillinge in Echtzeit simuliert und optimiert werden können – ein Paradigmenwechsel hin zur adaptiven Fabrik.
Die Rolle von BLDC-Motoren in Industrie-4.0-Konzepten ergibt sich aus ihrer digitalen Native-Eigenschaft: Moderne Ausführungen integrieren Ethernet-Schnittstellen (Profinet, EtherNet/IP) und IO-Link-Kommunikation, wodurch sie sich nahtlos in IoT-Architekturen einbinden lassen. Über web-basierte Konfigurationstools wie bei EL.MOTION-Antrieben lassen sich Parameter remote anpassen, während integrierte Encoder Echtzeitdaten für Predictive-Maintenance-Systeme liefern.
Ein exemplarisches Anwendungsszenario zeigt sich in adaptiven Fertigungsstraßen, wo BLDC-gesteuerte Handlingmodule durch maschinenlernbasierte Steuerungen automatisch auf Produktvarianten reagieren – ohne mechanische Umrüstzeiten.
Dunkermotoren präsentierte kürzlich mit dem BGA 22 einen Hochdrehzahlmotor (13.160 U/min) für präzise Pick-and-Place-Anwendungen, der durch modulare Anbindung von Getrieben, Bremsen und Encodern im 22-mm-Format besticht. Anwender profitieren von der außergewöhnlich hohen Leistungsdichte und der Möglichkeit, den BLDC-Motor flexibel an spezifische Anforderungen anzupassen, etwa durch Kombination mit Planetengetriebe oder Haltebremse. Dank der kompakten Bauform eignet sich der BGA 22 besonders für leichte, akkubetriebene Werkzeuge und automatisierte Handhabungssysteme, bei denen Platz und Gewicht entscheidend sind.
Und der BG 42 dGo überzeugt durch integrierten 4-Quadranten-Regler, der Akkulaufzeiten in mobilen Systemen um 30 % verlängert. Für Anwender bedeutet dies eine deutliche Reduktion der Betriebskosten und weniger Wartungsaufwand, da der Regler bereits im Motorgehäuse integriert ist und der Antrieb ab Werk optimal parametriert werden kann. Die einfache Steuerung und hohe Energieeffizienz machen den BG 42 dGo zu einer wirtschaftlichen Lösung für vielfältige Automatisierungsaufgaben.
Dezentrale Regler wie der BGE 8060 dPro von Dunkermotoren ermöglichen autonome Entscheidungen auf Feldebene. Diese „Edge-Intelligenz“ unterstützt Predictive-Maintenance-Konzepte, indem Motordatenströme mittels OPC UA in übergeordnete Cloud-Plattformen fließen. Bild: Dunkermotoren
Akkulaufzeiten um 30 % erhöht
Oriental Motor erweiterte seine BLV-R-Serie um 400-W-24-VDC-Treiber für FTS-Anwendungen, die durch sanfte Drehzahlrampen (1.000 bis 4.000 U/min) störanfällige Lastschwankungen kompensieren. Anwender profitieren von einer besonders flexiblen Integration in Fahrerlose Transportsysteme, da zwei Motoren mit Flachgetriebe Lasten bis 500 kg bewegen können. Die präzise und geräuscharme Steuerung sorgt zudem für einen sicheren und schonenden Materialtransport in sensiblen Produktionsumgebungen.
Power Tronic setzt mit vier High-Power-BLDC-Motoren neue Maßstäbe in der Leistungsdichte – der 42-mm-Typ überträgt bei 48 V kontinuierlich 1,88 kW. Für den Anwender bedeutet dies maximale Leistung auf kleinstem Raum sowie ein hohes Maß an Flexibilität, da die Motoren individuell an verschiedene Applikationen und Getriebe angepasst werden können. Durch die kompakte und leichte Bauweise lassen sich auch anspruchsvolle Projekte mit begrenztem Bauraum effizient realisieren.
Diese Innovationen unterstreichen, dass BLDC-Motoren zum Enabler smarter Automation werden: Durch ihre Fähigkeit, mechanische Antriebsaufgaben mit digitalen Steuerungsebenen zu verschmelzen, bilden sie das physische Fundament für cyber-physische Produktionssysteme. Während sich die Antriebstechnik weiter in Richtung integrierter Edge-Intelligenz entwickelt, bleibt die Kernaufgabe von BLDC-Motoren unverändert – die zuverlässige Umsetzung elektrischer Energie in präzise Bewegung, nun jedoch mit dem entscheidenden Mehrwert datengestützter Optimierungspotenziale. (hjs)
Die bürstenlosen Motoren der BLE2-Serie decken das Leistungsspektrum von 30 W bis 300 W ab und erreichen ein max. Drehmoment von bis zu 518 Nm. Sie bieten Überwachungs- und Testfunktionen und die Möglichkeit bis zu 16 Drehzahlen zu programmieren. Bild Oriental Motor