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Entscheidung für einen Gleichstrommotor, warum?

Viele Anwendungen benötigen ein hohes Drehmoment beim Starten. Der Gleichstrommotor weist – durch seine Bauart bedingt – ein besonders elastisches und effizientes Verhältnis zwischen Drehmoment und Geschwindigkeit (Drehzahl) auf.
Deshalb kommt er mit hohen Gegenmomenten gut klar, und er kann plötzliche Änderungen bei der Belastung mühelos wegstecken; die Motordrehzahl passt sich der Belastung an.
Außerdem ist der Gleichstrommotor die ideale Lösung bei der von den Entwicklern
sehr gewünschten Miniaturisierung, weil er im Vergleich zu anderen Technologien eine hohe Effizienz bietet.

Vorteile von Lösungen mit Gleichstrommotoren:

  • Hohes Drehmoment beim Starten: Der Gleichstrommotor weist – durch seine Bauart bedingt – ein besonders elastisches und effizientes Verhältnis zwischen Drehmoment und Geschwindigkeit (Drehzahl) auf. Deshalb kommt er mit hohen Gegenmomenten gut klar, und er kann plötzliche Änderungen bei der Belastung mühelos wegstecken. Die Motordrehzahl passt sich der Belastung an.
  • Miniaturisierung: Der Gleichstrommotor bietet eine höhere Effizienz als andere Lösungen.
  • Sicherheit beim Betrieb: Durch die niedrige Spannung wird eine Sicherheitsstufe erreicht, mit der
    die Vorgaben der Maschinen-Richtlinien EN 60335-1 und IEC 335-1 „Sicherheit elektrischer Geräte
    für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke“ voll erfüllt werden.
  • Einfache und kosteneffiziente Steuerung von Drehzahl und Drehmoment sowie der Servo-Steuerung für die Position.

 

Wie funktioniert ein bürstenloser Gleichstrommotor?

Wenn besonders lange Haltbarkeit ohne Wartung, keine hörbare Geräuschentwicklung und
keine elektrischen Störungen benötigt werden, ist der bürstenlose Gleichstrommotor die optimale Lösung.

Bürstenlose Gleichstrommotoren bestehen aus drei wesentlichen Elementen:

  • Einem festen Teil, dem Stator, mit drei Spulen, die für die drei Phasen des Motors verantwortlich sind.
    Diese Spulen wirken als Elektromagnete. Sie erzeugen unterschiedlich ausgerichtete Magnetfelder, die gleichmäßig um die zentrale Motorwelle verteilt sind.
  • Das drehende Teil, der Rotor, besitzt Permanentmagneten.
    Wie bei der Nadel eines Kompasses zwingen diese Magneten den Rotor ständig dazu, sich am magnetischen Feld des Stators auszurichten. Um eine optimale Haltbarkeit zu gewährleisten, läuft der Rotor auf Kugellagern.
  • Drei „Hall-Effekt“ Magnetsensoren. Diese Sensoren übermitteln ständig Daten über die Position der Rotor-Magneten.

Der bürstenlose Gleichstrommotor benötigt zur Aktivierung der Motorphasen eine elektronische Steuerung. Durch die fortschreitende Entwicklung der Elektronik sind diese Steuerelemente immer kleiner geworden, sie kosten weniger und sie erbringen viele zusätzliche Funktionen.

Weitere Informationen über bürstenlose Gleichstrommotoren.

 

Wie funktioniert ein Gleichstrommotor mit Bürsten?

Gleichstrommotoren mit Bürsten bestehen ebenfalls aus drei wesentlichen Elementen:

  • Ein Stator, der aus einem Metallgehäuse besteht, an dem Magneten angebracht sind, die ein ständiges
    Magnetfeld erzeugen.
  • Ein innen befindlicher Rotor, der sich an der drehenden Ausgangswelle befindet.
    Die Metallstruktur des Rotors mit Spulen aus Kupferdraht wirkt elektromagnetisch, sobald die
    Stromversorgung aktiviert ist. Durch die Anziehungskraft von gegensätzlichen magnetischen Polen und
    die Abstoßwirkung von gleichen Polen wird ein Drehmoment erzeugt, das den Rotor drehen lässt.
  • Ein Kollektor (Kommutator), der durch selektive Energieimpulse an die Rotorspulen
    eine Drehung (Rotation) erzeugt. Eine Baugruppe mit Segmenten aus Kupfer gibt einen elektrischen
    Impuls an die Spulen, wenn sie von einer leitenden Kohlebürste berührt wird.

Deshalb wird diese Bauart als Gleichstrommotor MIT Bürsten (Brush DC Motor) bezeichnet.
Die Kohlebürsten verschleißen aber mit der Zeit, und dies trifft auch für den Kollektor (Kommutator) zu,
allerdings langsamer. Deshalb ist die Haltbarkeit eines Gleichstrommotors mit Bürsten begrenzt.
Außerdem entsteht durch den Kontakt der Bürsten mit dem drehenden Kollektor ein Geräuschpegel:
Wobei dieser „Lärm“ nicht nur hörbar ist, sondern sich auch im elektrischen Bereich in Form von Störungen oder genauer gesagt als „elektromagnetische Interferenzen“ (EMI) durch die Funkenbildung beim Anlegen und Unterbrechen des Kontakts mit den Bürsten auswirkt. Trotzdem ist der Gleichstrommotor mit Bürsten in vielen Fällen eine zuverlässige Lösung.

Weitere Informationen über Gleichstrommotoren mit Bürsten.

 

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