Ein BLDC-Motor mit Getriebe wirkt auf den ersten Blick wie eine einfache Kombination aus Motor und Untersetzung. Bei der Auswahl entscheidet jedoch nicht allein die angegebene Motorleistung. Wer einen solchen Antrieb für eine Maschine, einen Roboter oder eine automatische Mechanik auslegen möchte, muss Drehmoment, Drehzahl, Lastprofil und Betriebsdauer gemeinsam betrachten. Eine falsche Dimensionierung zeigt sich oft erst im praktischen Betrieb: Der Motor wird heiß, das Getriebe läuft laut oder der Antrieb erreicht seine gewünschte Position nicht zuverlässig.
Am Anfang steht die mechanische Last. Zunächst sollte feststehen, welches Drehmoment an der Abtriebswelle benötigt wird. Bei einer konstanten Drehbewegung lässt sich die erforderliche Leistung aus Drehmoment und Drehzahl bestimmen. Für eine rotierende Last gilt näherungsweise:
P = M × ω
Dabei steht P für die mechanische Leistung, M für das Drehmoment und ω für die Winkelgeschwindigkeit. Bei Beschleunigungsvorgängen reicht diese Betrachtung allerdings nicht aus. Eine schwere Last kann kurzfristig ein deutlich höheres Drehmoment verlangen als während des normalen Dauerbetriebs.
Genau hier kommt das Getriebe ins Spiel. Eine Untersetzung reduziert die Ausgangsdrehzahl und erhöht gleichzeitig das verfügbare Drehmoment. Allerdings geht dabei Leistung verloren. Ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 10:1 liefert deshalb nicht einfach das Zehnfache des Motordrehmoments. Lagerreibung, Zahnflankenverluste und Dichtungen müssen berücksichtigt werden. Der Wirkungsgrad des Getriebes sollte deshalb bereits bei der Berechnung einfließen.
Bei der Wahl des BLDC-Motors ist außerdem die Drehzahlkennlinie entscheidend. Ein Motor, der bei hoher Drehzahl effizient arbeitet, kann zusammen mit einem passenden Getriebe wesentlich sinnvoller sein als ein großer Motor, der direkt mit niedriger Drehzahl betrieben wird. Dabei sollte der Arbeitspunkt möglichst nicht dauerhaft am thermischen Limit liegen. Ein kleiner Sicherheitsbereich für Spannungsschwankungen, Umgebungstemperatur und zusätzliche Last ist sinnvoll.
Besondere Aufmerksamkeit verdient das Lastprofil. Läuft der Antrieb mehrere Stunden nahezu konstant, zählt vor allem das Dauerdrehmoment. Bei häufigem Starten, Bremsen und Umkehren muss dagegen das dynamische Verhalten berücksichtigt werden. Kurzzeitig zulässige Spitzenströme des Controllers und das maximale Eingangsdrehmoment des Getriebes können dann ebenso wichtig sein wie die Nennwerte des Motors.
Auch die Wahl der Getriebeart beeinflusst die Konstruktion. Planetengetriebe bieten eine hohe Leistungsdichte und eignen sich gut für kompakte Antriebe. Stirnradgetriebe sind häufig einfacher aufgebaut, während Schneckengetriebe bei bestimmten Anwendungen durch ihre hohe Untersetzung interessant sind. Allerdings können Wirkungsgrad und Rücktreibbarkeit eine entscheidende Rolle spielen.
Eine saubere Dimensionierung beginnt daher nicht mit der Suche nach einem möglichst starken Motor. Sinnvoller ist es, zunächst die Anforderungen an der Abtriebswelle festzulegen und anschließend Übersetzung, Wirkungsgrad, Motordrehzahl und thermische Belastung zurückzurechnen. So entsteht ein BLDC-Getriebeantrieb, der nicht nur auf dem Datenblatt funktioniert, sondern auch unter realen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet.