{"id":27763,"date":"2026-09-10T10:16:06","date_gmt":"2026-09-10T02:16:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/?p=27763"},"modified":"2026-11-13T15:52:31","modified_gmt":"2026-11-13T07:52:31","slug":"foc-vs-sechs-schritt-kommutierung-welche-steuerungsmethode-fuer-bldc-motoren-ist-besser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/foc-vs-sechs-schritt-kommutierung-welche-steuerungsmethode-fuer-bldc-motoren-ist-besser\/","title":{"rendered":"FOC vs. Sechs-Schritt-Kommutierung: Welche Steuerungsmethode f\u00fcr BLDC-Motoren ist besser?"},"content":{"rendered":"

Die Auswahl eines BLDC-Motors ist nur ein Teil der Auslegung eines guten Antriebssystems. Die Art und Weise, wie der Motor gesteuert wird, kann einen ebenso gro\u00dfen Einfluss auf Ger\u00e4uschentwicklung, Drehmomentgleichm\u00e4\u00dfigkeit, Wirkungsgrad, das Verhalten bei niedrigen Drehzahlen und sogar auf die Gr\u00f6\u00dfe der Elektronik haben.<\/p>\n

Zwei g\u00e4ngige Ans\u00e4tze sind die Sechs-Schritt-Kommutierung und die feldorientierte Regelung (FOC).<\/p>\n

Die Sechs-Schritt-Kommutierung ist unkompliziert: Die Motorphasen werden entsprechend der Rotorposition geschaltet, wodurch die Regelungsstruktur relativ einfach bleibt. Die FOC verfolgt einen anderen Ansatz. Sie regelt kontinuierlich den Stromvektor relativ zum Magnetfeld des Rotors, wodurch der Regler eine wesentlich feinere Steuerung des Drehmoments erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Die FOC ist im Allgemeinen die bessere Option, wenn es auf Laufruhe und pr\u00e4zise Regelung ankommt. Allerdings ist die FOC nicht immer die beste Wahl f\u00fcr jede BLDC-Motoranwendung.<\/p>\n

F\u00fcr viele Pumpen, Ventilatoren, Gebl\u00e4se, Elektrowerkzeuge und kostensensible Antriebe bleibt die Sechs-Schritt-Kommutierung eine praktische L\u00f6sung.<\/p>\n

Welche Methode besser geeignet ist, h\u00e4ngt davon ab, was die Maschine tats\u00e4chlich ben\u00f6tigt.<\/p>\n

\"Six-Step<\/p>\n

<\/span>So funktioniert die Sechs-Schritt-Kommutierung<\/span><\/h2>\n

Ein dreiphasiger BLDC-Motor<\/a> verf\u00fcgt \u00fcber drei Statorphasen. Bei der Sechs-Schritt-Steuerung durchl\u00e4uft der Wechselrichter w\u00e4hrend jedes elektrischen Zyklus sechs elektrische Zust\u00e4nde.<\/p>\n

In einem bestimmten Schritt leiten normalerweise zwei Phasen Strom, w\u00e4hrend die dritte Phase stromlos bleibt. Nachdem sich der Rotor um etwa 60 elektrische Grad gedreht hat, wechselt der Regler in den n\u00e4chsten Kommutierungszustand.<\/p>\n

Die Abfolge setzt sich fort:<\/p>\n

Schritt 1 \u2192 Schritt 2 \u2192 Schritt 3 \u2192 Schritt 4 \u2192 Schritt 5 \u2192 Schritt 6 \u2192 Wiederholung<\/strong><\/p>\n

Die Rotorposition kann mithilfe von Hall-Sensoren ermittelt oder aus Signalen wie der Gegen-EMK gesch\u00e4tzt werden.<\/p>\n

Der Hauptvorteil liegt auf der Hand: Der Regler ben\u00f6tigt kein kompliziertes mathematisches Modell, um den Stromvektor kontinuierlich zu bestimmen. Die Schaltlogik ist relativ einfach zu verstehen, umzusetzen und zu diagnostizieren.<\/p>\n

Dies macht das Sechs-Schritt-Verfahren dort attraktiv, wo der Motor in erster Linie zuverl\u00e4ssig mit einer geregelten Drehzahl laufen muss, anstatt ein au\u00dfergew\u00f6hnlich gleichm\u00e4\u00dfiges Drehmoment zu liefern.<\/p>\n

Die diskrete Kommutierung birgt jedoch auch ihre gr\u00f6\u00dfte Schw\u00e4che.<\/p>\n

Anstatt das Statorfeld kontinuierlich zu drehen, verschiebt \u201eSix-Step\u201c es effektiv von einem Sektor zum n\u00e4chsten. Der drehmomenterzeugende Winkel \u00e4ndert sich daher innerhalb jedes Kommutierungssektors, und der Wechsel zwischen den Sektoren f\u00fchrt zu zus\u00e4tzlichen St\u00f6rungen.<\/p>\n

Die Folge sind st\u00e4rkere Drehmomentwelligkeit, Vibrationen und m\u00f6glicherweise h\u00f6rbare Ger\u00e4usche.<\/p>\n

\"Field-Oriented<\/p>\n

<\/span>So funktioniert die feldorientierte Regelung<\/span><\/h2>\n

FOC geht denselben Motor aus einer anderen Perspektive an.<\/p>\n

Anstatt einfach nur zu entscheiden, welche beiden Phasen leiten sollen, versucht FOC, die St\u00e4rke und Richtung des Stator-Magnetfelds relativ zum Rotor zu steuern.<\/p>\n

Die Drehstr\u00f6me werden mathematisch in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert, das \u00fcblicherweise durch zwei Komponenten dargestellt wird:<\/p>\n

    \n
  • d-Achsen-Strom (Id) \u2013 verbunden mit dem magnetischen Fluss<\/li>\n
  • q-Achsen-Strom (Iq) \u2013 haupts\u00e4chlich f\u00fcr das Drehmoment verantwortlich<\/li>\n<\/ul>\n

    Bei vielen Betriebszust\u00e4nden von Permanentmagnetmotoren versucht der Regler, das erforderliche Drehmoment \u00fcber Iq aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Id nahe seinem Sollwert zu halten.<\/p>\n

    Eine typische Regelkette sieht in etwa wie folgt aus:<\/p>\n

    Strommessung \u2192 Clarke-Transformation \u2192 Park-Transformation \u2192 Id\/Iq-Regelung \u2192 Inverse Transformation \u2192 PWM\/SVPWM \u2192 Wechselrichter<\/p>\n

    Entscheidend ist, wie FOC die Motorsteuerung verbessert. Der praktische Unterschied besteht darin, dass FOC den Stromvektor kontinuierlich anpasst, anstatt auf den n\u00e4chsten 60-Grad-Kommutierungspunkt zu warten.<\/p>\n

    Dadurch entsteht eine wesentlich gleichm\u00e4\u00dfigere elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor.<\/p>\n

    <\/span>FOC vs. Sechs-Schritt-Verfahren auf einen Blick<\/span><\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
    Faktor<\/td>\nSechs-Schritt-Kommutierung<\/td>\nFOC<\/td>\n<\/tr>\n
    Regelprinzip<\/td>\nDiskrete 6-Sektor-Kommutierung<\/td>\nKontinuierliche Stromvektorregelung<\/td>\n<\/tr>\n
    Phasenstrom<\/td>\nTypischerweise blockf\u00f6rmig\/trapezf\u00f6rmig<\/td>\nTypischerweise sinusf\u00f6rmig<\/td>\n<\/tr>\n
    Drehmomentwelligkeit<\/td>\nH\u00f6her<\/td>\nGeringer<\/td>\n<\/tr>\n
    Laufruhe bei niedrigen Drehzahlen<\/td>\nM\u00e4\u00dfig bis schlecht<\/td>\nBei korrekter Umsetzung sehr gut<\/td>\n<\/tr>\n
    Ger\u00e4uschentwicklung<\/td>\nIm Allgemeinen h\u00f6her<\/td>\nIm Allgemeinen geringer<\/td>\n<\/tr>\n
    Drehmomentsteuerung<\/td>\nGrundlegend<\/td>\nPr\u00e4zise<\/td>\n<\/tr>\n
    Effizienzpotenzial<\/td>\nGut<\/td>\nSehr gut<\/td>\n<\/tr>\n
    MCU-Anforderungen<\/td>\nGering<\/td>\nH\u00f6her<\/td>\n<\/tr>\n
    Strommessung<\/td>\nRelativ einfach<\/td>\nAnspruchsvoller<\/td>\n<\/tr>\n
    Softwarekomplexit\u00e4t<\/td>\nGering<\/td>\nHoch<\/td>\n<\/tr>\n
    Anpassungsbedarf<\/td>\nBegrenzt<\/td>\nErheblich<\/td>\n<\/tr>\n
    Entwicklungskosten<\/td>\nGeringer<\/td>\nH\u00f6her<\/td>\n<\/tr>\n
    Am besten geeignet<\/td>\nEinfache, kostensensible Antriebe<\/td>\nPr\u00e4zisions- und Hochleistungsantriebe<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

    Diese Tabelle l\u00e4sst FOC als den offensichtlichen Sieger erscheinen, doch technische Entscheidungen sollten nicht allein auf der Grundlage von Leistungsspezifikationen getroffen werden.<\/p>\n

    Die zus\u00e4tzliche Leistung hat ihren Preis.<\/p>\n

    \"FOC<\/p>\n

    <\/span>Drehmomentgleichm\u00e4\u00dfigkeit: Der gr\u00f6\u00dfte Unterschied<\/span><\/h2>\n

    Drehmomentwelligkeit ist in der Regel der Bereich, in dem sich der Unterschied am deutlichsten bemerkbar macht.<\/p>\n

    Bei der Sechs-Schritt-Regelung wird das Verh\u00e4ltnis zwischen dem Rotormagnetfeld und dem Statorstrom nicht \u00fcber den gesamten elektrischen Zyklus hinweg perfekt aufrechterhalten. Auch Kommutierungsvorg\u00e4nge verursachen transiente Strom\u00e4nderungen.<\/p>\n

    Bei hohen Drehzahlen kann die mechanische Tr\u00e4gheit dieses Verhalten weitgehend \u00fcberdecken.<\/p>\n

    Bei niedrigeren Drehzahlen wird es deutlicher sp\u00fcrbar. Ein Motor kann unter leichter Last leichte Drehzahlschwankungen, Vibrationen, h\u00f6rbare Kommutierungsger\u00e4usche oder eine ungleichm\u00e4\u00dfige Bewegung aufweisen.<\/p>\n

    Die FOC vermeidet weitgehend die gro\u00dfen periodischen Drehmomentst\u00f6rungen, die mit der Blockkommutierung verbunden sind, da der Stromvektor dem Rotor kontinuierlich folgt.<\/p>\n

    Dies ist bei Anwendungen wie den folgenden von Bedeutung:<\/p>\n

      \n
    • Robotergelenke<\/li>\n
    • Servomechanismen<\/li>\n
    • Pr\u00e4zisionspositioniersysteme<\/li>\n
    • elektrische Servolenkung<\/li>\n
    • AGVs und mobile Roboter<\/li>\n
    • leise Haushaltsger\u00e4te<\/li>\n
    • medizinische Ger\u00e4te<\/li>\n<\/ul>\n

      Wenn ein Motor jedoch einen schnelllaufenden Radialventilator antreibt, hat eine geringe Drehmomentwelligkeit m\u00f6glicherweise kaum Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Maschine.<\/p>\n

      Die jeweilige Anwendung entscheidet dar\u00fcber, ob ein gleichm\u00e4\u00dfigeres Drehmoment von Vorteil ist oder lediglich technisch beeindruckend wirkt.<\/p>\n

      <\/span>Verhalten bei niedrigen Drehzahlen<\/span><\/h2>\n

      Der Betrieb bei niedrigen Drehzahlen deckt Schw\u00e4chen eines Motorsteuerungssystems auf.<\/p>\n

      Bei hohen Drehzahlen gl\u00e4ttet die Rotortr\u00e4gheit Drehmomentschwankungen. Bei niedrigen Drehzahlen wird jeder Kommutierungsvorgang mechanisch deutlicher sp\u00fcrbar.<\/p>\n

      Sechs-Schritt-Systeme k\u00f6nnen sich daher im langsamen Betrieb weniger ausgefeilt anf\u00fchlen, insbesondere bei Verwendung von Hall-Sensoren mit relativ groben Rotorpositionsdaten.<\/p>\n

      FOC kann einen wesentlich gleichm\u00e4\u00dfigeren Betrieb bei niedrigen Drehzahlen gew\u00e4hrleisten, da der Regler den Phasenstrom entsprechend eines wesentlich pr\u00e4ziseren Rotorwinkels regelt.<\/p>\n

      Es gibt jedoch eine wichtige Voraussetzung:<\/p>\n

      FOC ben\u00f6tigt zuverl\u00e4ssige Rotorpositionsdaten.<\/p>\n

      Mit einem Encoder oder Resolver ist eine genaue Regelung bei niedrigen Drehzahlen und im Stillstand relativ unkompliziert.<\/p>\n

      Sensorloses FOC ist komplizierter.<\/p>\n

      Bei sehr niedrigen Drehzahlen wird die Gegen-EMK schwach, sodass der Regler m\u00f6glicherweise fortgeschrittene Sch\u00e4tzverfahren, Hochfrequenzeinspeisung, Startstrategien im offenen Regelkreis oder andere Techniken ben\u00f6tigt, um die Rotorposition zu ermitteln.<\/p>\n

      Daher trifft die Aussage \u201eFOC bietet eine hervorragende Leistung bei Stillstand\u201c nur dann zu, wenn die Rotorpositionsstrategie dies unterst\u00fctzt.<\/p>\n

      <\/span>Wirkungsgrad: FOC hat in der Regel einen Vorteil, aber nicht in allen Bereichen<\/span><\/h2>\n

      FOC wird oft als die effizientere Methode beschrieben, da sie den Statorstrom besser auf die Richtung der Drehmomenterzeugung ausrichten kann.<\/p>\n

      Dies reduziert unn\u00f6tigen Strom und kann die Kupferverluste des Motors senken.<\/p>\n

      Bei Anlagen im Dauerbetrieb \u2013 wie z. B. HLK-Gebl\u00e4sen, Industriepumpen, Kompressoren oder Elektrofahrzeugen \u2013 kann bereits eine bescheidene Effizienzsteigerung \u00fcber Tausende von Betriebsstunden hinweg von Bedeutung sein.<\/p>\n

      Die Effizienz sollte jedoch auf Systemebene bewertet werden und nicht nur anhand des Regelalgorithmus.<\/p>\n

      FOC beinhaltet in der Regel einen kontinuierlichen PWM-Betrieb und relativ hohe Schaltfrequenzen. Dadurch entstehen Schaltverluste in den MOSFETs oder IGBTs.<\/p>\n

      Die Sechs-Schritt-Regelung kann manchmal mit einfacheren Schaltmustern und geringeren Wechselrichterverlusten betrieben werden.<\/p>\n

      Auch der Motor selbst spielt eine Rolle.<\/p>\n

      Ein Motor, der f\u00fcr eine stark trapezf\u00f6rmige Gegen-EMK-Wellenform ausgelegt ist, funktioniert m\u00f6glicherweise sehr gut mit der Sechs-Schritt-Regelung, w\u00e4hrend ein Motor mit einem eher sinusf\u00f6rmigen Gegen-EMK-Profil im Allgemeinen besser f\u00fcr die sinusf\u00f6rmige Stromregelung geeignet ist.<\/p>\n

      Eine bessere Frage lautet: \u201eIst FOC effizienter?\u201c<\/p>\n

      Das ist sie:<\/p>\n

      \u201eWelche Regelungsstrategie bietet diesem Motor den h\u00f6chsten Systemwirkungsgrad \u00fcber seinen gesamten realen Betriebsbereich?\u201c<\/p>\n

      Diese Unterscheidung ist wichtig.<\/p>\n

      <\/span>Ger\u00e4usche und Vibrationen<\/span><\/h2>\n

      Ger\u00e4usche werden zu einem immer wichtigeren Grund f\u00fcr den Einsatz von FOC.<\/p>\n

      Die Sechs-Schritt-Kommutierung f\u00fchrt zu periodischen elektromagnetischen Schwingungen. Je nach Motorbauweise, Drehzahl, mechanischer Resonanz und Geh\u00e4usekonstruktion k\u00f6nnen diese Oberschwingungen h\u00f6rbar werden.<\/p>\n

      Bei einer in einer Fabrik installierten Industriepumpe mag dies keine Rolle spielen.<\/p>\n

      Erheblich von Bedeutung ist dies jedoch bei:<\/p>\n

        \n
      • HLK-Anlagen in Wohngeb\u00e4uden<\/li>\n
      • K\u00fchlschrankkompressoren<\/li>\n
      • hochwertigen Ventilatoren<\/li>\n
      • medizinischen Ger\u00e4ten<\/li>\n
      • B\u00fcroautomation<\/li>\n
      • Fahrzeuginnenraumsysteme<\/li>\n
      • kollaborative Roboter<\/li>\n<\/ul>\n

        FOC kann nicht jede Quelle von Motorger\u00e4uschen beseitigen. Lager, Rastmoment, Rotorunwucht, PWM-Frequenz, Strukturresonanz und mechanische Getriebekomponenten spielen weiterhin eine Rolle.<\/p>\n

        Durch die Beseitigung starker, kommutationsbedingter Drehmomentst\u00f6rungen erhalten Ingenieure jedoch eine deutlich bessere Ausgangsbasis f\u00fcr die Entwicklung eines leisen Systems.<\/p>\n

        <\/span>Komplexit\u00e4t von Hardware und Software<\/span><\/h2>\n

        Hier setzt Six-Step an.<\/p>\n

        Ein Six-Step-Regler kann relativ kompakt sein. Je nach Auslegung ben\u00f6tigt er m\u00f6glicherweise Hall-Eing\u00e4nge oder eine Gegen-EMK-Erkennung, einen einfachen Drehzahlregelkreis, eine PWM-Erzeugung und eine einfache Kommutierungslogik.<\/p>\n

        FOC ben\u00f6tigt deutlich mehr.<\/p>\n

        Der Regler muss m\u00f6glicherweise folgende Schritte ausf\u00fchren:<\/p>\n

        Strommessung \u2192 Koordinatentransformationen \u2192 PI-Stromregelung \u2192 Rotorwinkelverarbeitung \u2192 Spannungsberechnung \u2192 PWM-Erzeugung<\/p>\n

        und diesen Regelkreis tausende Male pro Sekunde wiederholen.<\/p>\n

        Auch die Strommessung gewinnt an Bedeutung. ADC-Timing, Verst\u00e4rker-Offset, Bandbreite des Stromsensors, Totzeitkompensation, Rotorwinkelgenauigkeit und die Abstimmung des Regelkreises k\u00f6nnen die Leistung beeinflussen.<\/p>\n

        Ein schlecht implementierter FOC-Regler kann tats\u00e4chlich schlechter abschneiden als ein gut konzipierter Sechs-Schritte-Regler.<\/p>\n

        Dies ist einer der am h\u00e4ufigsten \u00fcbersehenen Punkte beim Vergleich der beiden Methoden.<\/p>\n

        FOC bietet ein h\u00f6heres Leistungspotenzial, erfordert aber auch eine bessere technische Umsetzung.<\/p>\n

        <\/span>Die Kosten bestehen aus mehr als nur dem Preis der MCU<\/span><\/h2>\n

        Moderne Mikrocontroller haben die L\u00fccke bei den Hardwarekosten erheblich verringert.<\/p>\n

        Prozessoren, die Clarke\/Park-Transformationen, PI-Regelung, SVPWM und Rotorsch\u00e4tzung beherrschen, sind mittlerweile weit verbreitet.<\/p>\n

        Doch die Entwicklungskosten spielen nach wie vor eine Rolle.<\/p>\n

        FOC kann mehr Entwicklungszeit erfordern f\u00fcr:<\/p>\n

          \n
        • Identifizierung der Motorparameter<\/li>\n
        • Abstimmung des Stromregelkreises<\/li>\n
        • Einstellung des Drehzahlregelkreises<\/li>\n
        • Sensorkalibrierung<\/li>\n
        • Inbetriebnahmeoptimierung<\/li>\n
        • Entwicklung sensorloser Sch\u00e4tzverfahren<\/li>\n
        • Fehlertests<\/li>\n
        • EMI-Optimierung<\/li>\n<\/ul>\n

          Wenn ein Hersteller Hunderttausende kosteng\u00fcnstiger L\u00fcfter produziert, l\u00e4sst sich ein unn\u00f6tiger Entwicklungsaufwand oder zus\u00e4tzliche Elektronik-Kosten nur schwer rechtfertigen.<\/p>\n

          Bei einem hochwertigen Roboterantrieb gilt das Gegenteil. Eine bessere Drehmomentsteuerung und eine gleichm\u00e4\u00dfige Bewegung k\u00f6nnen einen komplexeren Regler leicht rechtfertigen.<\/p>\n

          <\/span>Der sensorlose Betrieb ver\u00e4ndert den Vergleich<\/span><\/h2>\n

          Sowohl Six-Step als auch FOC k\u00f6nnen ohne mechanische Rotorpositionssensoren betrieben werden.<\/p>\n

          Der sensorlose Six-Step-Antrieb nutzt \u00fcblicherweise die Gegen-EMK-Informationen der nicht angesteuerten Phase, um den Kommutierungszeitpunkt zu bestimmen.<\/p>\n

          Das Konzept ist relativ einfach und funktioniert gut, sobald der Motor eine ausreichende Drehzahl erreicht hat.<\/p>\n

          Der sensorlose FOC sch\u00e4tzt die Rotorposition kontinuierlich anhand des gemessenen elektrischen Verhaltens und eines mathematischen Beobachters oder Sch\u00e4tzers.<\/p>\n

          Dies kann zu einer hervorragenden Leistung f\u00fchren, doch die Umsetzung wird deutlich anspruchsvoller \u2013 insbesondere beim Anlaufen und im Betrieb bei sehr niedrigen Drehzahlen.<\/p>\n

          F\u00fcr Anwendungen, die den Gro\u00dfteil ihrer Betriebszeit bei mittleren oder hohen Drehzahlen verbringen, kann der sensorlose Sechs-Schritt-Modus daher ein sehr attraktives Verh\u00e4ltnis zwischen Kosten und Leistung bieten.<\/p>\n

          F\u00fcr Anwendungen, die eine sanfte Beschleunigung, einen breiten Drehzahlbereich, ein geregeltes Drehmoment und ein ausgefeiltes dynamisches Ansprechverhalten erfordern, kann der sensorlose FOC-Modus den zus\u00e4tzlichen Entwicklungsaufwand rechtfertigen.<\/p>\n

          <\/span>Anwendungsbezogene Auswahl<\/span><\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
          Anwendung<\/td>\nEmpfohlener Ansatz<\/td>\nHauptgrund<\/td>\n<\/tr>\n
          Kosteng\u00fcnstiger L\u00fcfter<\/td>\nSechs-Schritte-Ansatz<\/td>\nKosten und Einfachheit<\/td>\n<\/tr>\n
          Einfache Industriepumpe<\/td>\nSechs-Stufen-Regelung \/ FOC<\/td>\nH\u00e4ngt vom Effizienzziel ab<\/td>\n<\/tr>\n
          HLK-Gebl\u00e4se<\/td>\nFOC<\/td>\nGer\u00e4uschentwicklung und Energieeffizienz<\/td>\n<\/tr>\n
          Elektrowerkzeug<\/td>\nSechs-Stufen-Regelung \/ FOC<\/td>\nAbh\u00e4ngig von den Anforderungen an die Drehmomentsteuerung<\/td>\n<\/tr>\n
          Robotergelenk<\/td>\nFOC<\/td>\nGleichm\u00e4\u00dfiges Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen<\/td>\n<\/tr>\n
          Servoantrieb<\/td>\nFOC<\/td>\nPr\u00e4zise Drehmoment- und Positionsregelung<\/td>\n<\/tr>\n
          AGV-Antrieb<\/td>\nFOC<\/td>\nRegelung bei niedrigen Drehzahlen und hoher Effizienz<\/td>\n<\/tr>\n
          E-Bike<\/td>\nBeides m\u00f6glich<\/td>\nKosten vs. Ausgereiftheit<\/td>\n<\/tr>\n
          Antriebsmotor f\u00fcr Elektrofahrzeuge<\/td>\nFOC<\/td>\nBreiter Drehzahlbereich und Drehmomentsteuerung<\/td>\n<\/tr>\n
          Medizinisches Bewegungssystem<\/td>\nFOC<\/td>\nGer\u00e4uscharmer und gleichm\u00e4\u00dfiger Lauf<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          Es gibt keine allgemeing\u00fcltige Trennlinie.<\/p>\n

          Eine Premium-Pumpe kann von FOC profitieren, w\u00e4hrend eine einfache Pumpe, die kontinuierlich nahe einem Betriebspunkt l\u00e4uft, mit Six-Step einwandfrei funktionieren kann.<\/p>\n

          <\/span>Wann \u201eSix-Step\u201c die bessere technische Wahl ist<\/span><\/h2>\n

          \u201eSix-Step\u201c sollte nicht als veraltete Technologie betrachtet werden.<\/p>\n

          Es ist oft die bessere L\u00f6sung, wenn:<\/p>\n

            \n
          • die Produktkosten sehr empfindlich sind<\/li>\n
          • die Motordrehzahl meist moderat oder hoch ist<\/li>\n
          • Geringe Drehmomentwelligkeit akzeptabel ist<\/li>\n
          • Eine pr\u00e4zise Drehmomentsteuerung nicht erforderlich ist<\/li>\n
          • Ger\u00e4uschentwicklung nicht entscheidend ist<\/li>\n
          • Die Entwicklungszeit muss kurz bleiben<\/li>\n
          • Der Motor ist bereits f\u00fcr die trapezf\u00f6rmige Kommutierung optimiert<\/li>\n<\/ul>\n

            Unter diesen Bedingungen kann die Umstellung auf FOC die Komplexit\u00e4t erh\u00f6hen, ohne einen ausreichenden Mehrwert f\u00fcr das Endprodukt zu schaffen.<\/p>\n

            Ein Regelalgorithmus sollte ein Anwendungsproblem l\u00f6sen und nicht lediglich das Datenblatt aufwerten.<\/p>\n

            <\/span>Wann sich die zus\u00e4tzliche Komplexit\u00e4t von FOC lohnt<\/span><\/h2>\n

            FOC l\u00e4sst sich viel leichter rechtfertigen, wenn das System mehrere Leistungsmerkmale gleichzeitig erfordert.<\/p>\n

            Beispielsweise muss ein Motor m\u00f6glicherweise bei 200 U\/min ger\u00e4uscharm laufen, schnell auf mehrere tausend U\/min beschleunigen, unter wechselnden Lasten ein pr\u00e4zises Drehmoment aufrechterhalten, \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume effizient arbeiten und eine kontrollierte Verz\u00f6gerung gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n

            Mit \u201eSix-Step\u201c l\u00e4sst sich der Motor \u00fcber diesen gesamten Betriebsbereich drehen.<\/p>\n

            FOC sorgt daf\u00fcr, dass sich der Motor \u00fcber diesen gesamten Bereich hinweg vorhersehbar verh\u00e4lt.<\/p>\n

            Dieser Unterschied ist bei Hochleistungs-Bewegungssystemen von Bedeutung.<\/p>\n

            FOC ist besonders wertvoll, wenn die Anwendung Folgendes erfordert:<\/p>\n

              \n
            • einen gleichm\u00e4\u00dfigen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen<\/li>\n
            • geringe Drehmomentwelligkeit<\/li>\n
            • pr\u00e4zise Drehmomentregelung<\/li>\n
            • leisen Betrieb<\/li>\n
            • schnelles dynamisches Ansprechverhalten<\/li>\n
            • Hoher Wirkungsgrad bei variablen Lasten<\/li>\n
            • breiter Drehzahlbereich<\/li>\n
            • Feldschw\u00e4chung<\/li>\n
            • Pr\u00e4zise Positions- oder Geschwindigkeitsregelung<\/li>\n<\/ul>\n

              <\/span>Welche Methode ist besser?<\/span><\/h2>\n

              FOC ist technisch leistungsf\u00e4higer, aber Six-Step kann dennoch die bessere Produktentscheidung sein.<\/p>\n

              Handelt es sich bei der Anwendung um einen einfachen L\u00fcfter, eine Pumpe, ein Gebl\u00e4se oder einen anderen kostensensitiven Antrieb, der den Gro\u00dfteil seiner Betriebszeit mit relativ konstanter Drehzahl l\u00e4uft, kann Six-Step m\u00f6glicherweise alles bieten, was die Maschine ben\u00f6tigt \u2013 und das mit weniger Hardware, Software und Entwicklungsaufwand.<\/p>\n

              Wenn die Anwendung einen gleichm\u00e4\u00dfigen Betrieb bei niedrigen Drehzahlen, geringe Ger\u00e4uschentwicklung, eine genaue Drehmomentregelung, einen weiten Drehzahlbereich oder eine hohe dynamische Leistung erfordert, lohnt sich die zus\u00e4tzliche Komplexit\u00e4t von FOC in der Regel.<\/p>\n

              Der sinnvollste Vergleich zwischen beiden Verfahren lautet daher:<\/p>\n

              Six-Step optimiert die Einfachheit. FOC optimiert die Regelungsqualit\u00e4t.<\/p>\n

              Keine der beiden Methoden sollte allein anhand des Typenschilds des Motors ausgew\u00e4hlt werden.<\/p>\n

              Die Form der Gegen-EMK des Motors, der Drehzahlbereich, das Lastprofil, die erforderliche Drehmomentgleichm\u00e4\u00dfigkeit, akustische Grenzwerte, die Architektur der Strommessung, die Leistungsf\u00e4higkeit des Reglers und die Produktionskosten sollten alle gemeinsam ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n

              In einem gut konzipierten BLDC-System ist die beste Regelungsmethode nicht unbedingt die fortschrittlichste.<\/p>\n

              Es ist diejenige, die das erforderliche Motorverhalten liefert, ohne Komplexit\u00e4t hinzuzuf\u00fcgen, die die Anwendung nicht ben\u00f6tigt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

              Die Auswahl eines BLDC-Motors ist nur ein Teil der Auslegung eines guten Antriebssystems. Die Art und Weise, wie der Motor gesteuert wird, kann einen ebenso gro\u00dfen Einfluss auf Ger\u00e4uschentwicklung, Drehmomentgleichm\u00e4\u00dfigkeit, Wirkungsgrad, das Verhalten bei niedrigen Drehzahlen und sogar auf die Gr\u00f6\u00dfe der Elektronik haben. Zwei g\u00e4ngige Ans\u00e4tze sind die Sechs-Schritt-Kommutierung und die feldorientierte Regelung (FOC). Die Sechs-Schritt-Kommutierung ist unkompliziert: Die Motorphasen werden entsprechend der Rotorposition geschaltet, wodurch die Regelungsstruktur relativ einfach bleibt. Die FOC verfolgt einen anderen Ansatz. Sie regelt kontinuierlich den Stromvektor relativ zum Magnetfeld des Rotors, wodurch der Regler eine wesentlich feinere Steuerung des Drehmoments erm\u00f6glicht. Die FOC ist im Allgemeinen die bessere Option, wenn es auf Laufruhe und pr\u00e4zise Regelung ankommt. Allerdings ist die FOC nicht immer die beste Wahl f\u00fcr jede BLDC-Motoranwendung. F\u00fcr viele Pumpen, Ventilatoren, Gebl\u00e4se, Elektrowerkzeuge und kostensensible Antriebe bleibt die Sechs-Schritt-Kommutierung eine praktische L\u00f6sung. Welche Methode besser geeignet ist, h\u00e4ngt davon ab, was die Maschine tats\u00e4chlich ben\u00f6tigt. So funktioniert die Sechs-Schritt-Kommutierung Ein dreiphasiger BLDC-Motor verf\u00fcgt \u00fcber drei Statorphasen. Bei der Sechs-Schritt-Steuerung durchl\u00e4uft der Wechselrichter w\u00e4hrend jedes elektrischen Zyklus sechs elektrische Zust\u00e4nde. In einem bestimmten Schritt leiten normalerweise zwei Phasen Strom, w\u00e4hrend die dritte Phase stromlos bleibt. Nachdem sich der Rotor um etwa 60 elektrische Grad gedreht hat, wechselt der Regler in den n\u00e4chsten Kommutierungszustand. Die Abfolge setzt sich fort: Schritt 1 \u2192 Schritt 2 \u2192 Schritt 3 \u2192 Schritt 4 \u2192 Schritt 5 \u2192 Schritt 6 \u2192 Wiederholung Die Rotorposition kann mithilfe von Hall-Sensoren ermittelt oder aus Signalen wie der Gegen-EMK gesch\u00e4tzt werden. Der Hauptvorteil liegt auf der Hand: Der Regler ben\u00f6tigt kein kompliziertes mathematisches Modell, um den Stromvektor kontinuierlich zu bestimmen. Die Schaltlogik ist relativ einfach zu verstehen, umzusetzen und zu diagnostizieren. Dies macht das Sechs-Schritt-Verfahren dort attraktiv, wo der Motor in erster Linie zuverl\u00e4ssig mit einer geregelten Drehzahl laufen muss, anstatt ein au\u00dfergew\u00f6hnlich gleichm\u00e4\u00dfiges Drehmoment zu liefern. Die diskrete Kommutierung birgt jedoch auch ihre gr\u00f6\u00dfte Schw\u00e4che. Anstatt das Statorfeld kontinuierlich zu drehen, verschiebt \u201eSix-Step\u201c es effektiv von einem Sektor zum n\u00e4chsten. Der drehmomenterzeugende Winkel \u00e4ndert sich daher innerhalb jedes Kommutierungssektors, und der Wechsel zwischen den Sektoren f\u00fchrt zu zus\u00e4tzlichen St\u00f6rungen. Die Folge sind st\u00e4rkere Drehmomentwelligkeit, Vibrationen und m\u00f6glicherweise h\u00f6rbare Ger\u00e4usche. So funktioniert die feldorientierte Regelung FOC geht denselben Motor aus einer anderen Perspektive an. Anstatt einfach nur zu entscheiden, welche beiden Phasen leiten sollen, versucht FOC, die St\u00e4rke und Richtung des Stator-Magnetfelds relativ zum Rotor zu steuern. Die Drehstr\u00f6me werden mathematisch in ein rotierendes Koordinatensystem transformiert, das \u00fcblicherweise durch zwei Komponenten dargestellt wird: d-Achsen-Strom (Id) \u2013 verbunden mit dem magnetischen Fluss q-Achsen-Strom (Iq) \u2013 haupts\u00e4chlich f\u00fcr das Drehmoment verantwortlich Bei vielen Betriebszust\u00e4nden von Permanentmagnetmotoren versucht der Regler, das erforderliche Drehmoment \u00fcber Iq aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Id nahe seinem Sollwert zu halten. Eine typische Regelkette sieht in etwa wie folgt aus: Strommessung \u2192 Clarke-Transformation \u2192 Park-Transformation \u2192 Id\/Iq-Regelung \u2192 Inverse Transformation \u2192 PWM\/SVPWM \u2192 Wechselrichter Entscheidend ist, wie FOC die Motorsteuerung verbessert. Der praktische Unterschied besteht darin, dass FOC den Stromvektor kontinuierlich anpasst, anstatt auf den n\u00e4chsten 60-Grad-Kommutierungspunkt zu warten. Dadurch entsteht eine wesentlich gleichm\u00e4\u00dfigere elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor. FOC vs. Sechs-Schritt-Verfahren auf einen Blick Faktor Sechs-Schritt-Kommutierung FOC Regelprinzip Diskrete 6-Sektor-Kommutierung Kontinuierliche Stromvektorregelung Phasenstrom Typischerweise blockf\u00f6rmig\/trapezf\u00f6rmig Typischerweise sinusf\u00f6rmig Drehmomentwelligkeit H\u00f6her Geringer Laufruhe bei niedrigen Drehzahlen M\u00e4\u00dfig bis schlecht Bei korrekter Umsetzung sehr gut Ger\u00e4uschentwicklung Im Allgemeinen h\u00f6her Im Allgemeinen geringer Drehmomentsteuerung Grundlegend Pr\u00e4zise Effizienzpotenzial Gut Sehr gut MCU-Anforderungen Gering H\u00f6her Strommessung Relativ einfach Anspruchsvoller Softwarekomplexit\u00e4t Gering Hoch Anpassungsbedarf Begrenzt Erheblich Entwicklungskosten Geringer H\u00f6her Am besten geeignet Einfache, kostensensible Antriebe Pr\u00e4zisions- und Hochleistungsantriebe Diese Tabelle l\u00e4sst FOC als den offensichtlichen Sieger erscheinen, doch technische Entscheidungen sollten nicht allein auf der Grundlage von Leistungsspezifikationen getroffen werden. Die zus\u00e4tzliche Leistung hat ihren Preis. Drehmomentgleichm\u00e4\u00dfigkeit: Der gr\u00f6\u00dfte Unterschied Drehmomentwelligkeit ist in der Regel der Bereich, in dem sich der Unterschied am deutlichsten bemerkbar macht. Bei der Sechs-Schritt-Regelung wird das Verh\u00e4ltnis zwischen dem Rotormagnetfeld und dem Statorstrom nicht \u00fcber den gesamten elektrischen Zyklus hinweg perfekt aufrechterhalten. Auch Kommutierungsvorg\u00e4nge verursachen transiente Strom\u00e4nderungen. Bei hohen Drehzahlen kann die mechanische Tr\u00e4gheit dieses Verhalten weitgehend \u00fcberdecken. Bei niedrigeren Drehzahlen wird es deutlicher sp\u00fcrbar. Ein Motor kann unter leichter Last leichte Drehzahlschwankungen, Vibrationen, h\u00f6rbare Kommutierungsger\u00e4usche oder eine ungleichm\u00e4\u00dfige Bewegung aufweisen. Die FOC vermeidet weitgehend die gro\u00dfen periodischen Drehmomentst\u00f6rungen, die mit der Blockkommutierung verbunden sind, da der Stromvektor dem Rotor kontinuierlich folgt. Dies ist bei Anwendungen wie den folgenden von Bedeutung: Robotergelenke Servomechanismen Pr\u00e4zisionspositioniersysteme elektrische Servolenkung AGVs und mobile Roboter leise Haushaltsger\u00e4te medizinische Ger\u00e4te Wenn ein Motor jedoch einen schnelllaufenden Radialventilator antreibt, hat eine geringe Drehmomentwelligkeit m\u00f6glicherweise kaum Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Maschine. Die jeweilige Anwendung entscheidet dar\u00fcber, ob ein gleichm\u00e4\u00dfigeres Drehmoment von Vorteil ist oder lediglich technisch beeindruckend wirkt. Verhalten bei niedrigen Drehzahlen Der Betrieb bei niedrigen Drehzahlen deckt Schw\u00e4chen eines Motorsteuerungssystems auf. Bei hohen Drehzahlen gl\u00e4ttet die Rotortr\u00e4gheit Drehmomentschwankungen. Bei niedrigen Drehzahlen wird jeder Kommutierungsvorgang mechanisch deutlicher sp\u00fcrbar. Sechs-Schritt-Systeme k\u00f6nnen sich daher im langsamen Betrieb weniger ausgefeilt anf\u00fchlen, insbesondere bei Verwendung von Hall-Sensoren mit relativ groben Rotorpositionsdaten. FOC kann einen wesentlich gleichm\u00e4\u00dfigeren Betrieb bei niedrigen Drehzahlen gew\u00e4hrleisten, da der Regler den Phasenstrom entsprechend eines wesentlich pr\u00e4ziseren Rotorwinkels regelt. Es gibt jedoch eine wichtige Voraussetzung: FOC ben\u00f6tigt zuverl\u00e4ssige Rotorpositionsdaten. Mit einem Encoder oder Resolver ist eine genaue Regelung bei niedrigen Drehzahlen und im Stillstand relativ unkompliziert. Sensorloses FOC ist komplizierter. Bei sehr niedrigen Drehzahlen wird die Gegen-EMK schwach, sodass der Regler m\u00f6glicherweise fortgeschrittene Sch\u00e4tzverfahren, Hochfrequenzeinspeisung, Startstrategien im offenen Regelkreis oder andere Techniken ben\u00f6tigt, um die Rotorposition zu ermitteln. Daher trifft die Aussage \u201eFOC bietet eine hervorragende Leistung bei Stillstand\u201c nur dann zu, wenn die Rotorpositionsstrategie dies unterst\u00fctzt. Wirkungsgrad: FOC hat in der Regel einen Vorteil, aber nicht in allen Bereichen FOC wird oft als die effizientere Methode beschrieben, da sie den Statorstrom besser auf die Richtung der Drehmomenterzeugung ausrichten kann. Dies reduziert unn\u00f6tigen Strom und kann die Kupferverluste des Motors senken. Bei Anlagen im Dauerbetrieb \u2013 wie z. B. HLK-Gebl\u00e4sen, Industriepumpen, Kompressoren oder Elektrofahrzeugen \u2013 kann bereits eine bescheidene Effizienzsteigerung \u00fcber Tausende von Betriebsstunden hinweg von Bedeutung sein. Die Effizienz sollte jedoch auf Systemebene bewertet werden und nicht<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":24921,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[133],"tags":[],"class_list":["post-27763","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-unkategorisiert"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/27763","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=27763"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/27763\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":27766,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/27763\/revisions\/27766"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/24921"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27763"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27763"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.gian-transmission.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27763"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}