Motoren sind heutzutage fast überall zu finden. Dieser Leitfaden hilft Ihnen, die Grundlagen von Elektromotoren, die verschiedenen Typen und die Auswahl des richtigen Motors kennenzulernen. Die wichtigsten Fragen bei der Entscheidung für den passenden Motor für Ihre Anwendung sind: Welcher Typ ist der richtige und welche Spezifikationen sind wichtig?
Wie funktionieren Motoren?
VibrationsmotorEin Motor arbeitet, indem er elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und so Bewegung erzeugt. Die Kraft im Motor entsteht durch die Wechselwirkung zwischen einem Magnetfeld und dem Wechsel- (AC) oder Gleichstrom (DC) in der Wicklung. Mit zunehmender Stromstärke steigt auch die Stärke des Magnetfelds. Dabei gilt das Ohmsche Gesetz (U = I × R): Um bei steigendem Widerstand den gleichen Stromfluss aufrechtzuerhalten, muss die Spannung erhöht werden.
ElektromotorenMotoren haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Zu den herkömmlichen industriellen Anwendungen zählen Gebläse, Maschinen und Elektrowerkzeuge, Ventilatoren und Pumpen. Hobbybastler verwenden sie in der Regel für kleinere Anwendungen, die Bewegung erfordern, wie beispielsweise Roboter oder Module mit Rädern.
Motortypen:
Es gibt viele Arten von Gleichstrommotoren, die gebräuchlichsten sind jedoch Bürstenmotoren und bürstenlose Motoren. Es gibt auchVibrationsmotorenSchrittmotoren und Servomotoren.
Gleichstrom-Bürstenmotoren:
Gleichstrom-Bürstenmotoren gehören zu den einfachsten Motoren und finden sich in vielen Haushaltsgeräten, Spielzeugen und Autos. Sie nutzen Kontaktbürsten, die mit einem Kommutator verbunden sind, um die Stromrichtung zu ändern. Sie sind kostengünstig in der Herstellung, einfach zu steuern und bieten ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen (gemessen in Umdrehungen pro Minute, U/min). Zu den Nachteilen zählen der regelmäßige Wartungsaufwand zum Austausch verschlissener Bürsten, die durch Bürstenerhitzung bedingte Drehzahlbegrenzung und die mögliche Entstehung elektromagnetischer Störungen durch Bürstenüberschläge.
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Bürstenlose Gleichstrommotoren:
Der beste VibrationsmotorBürstenlose Gleichstrommotoren verwenden Permanentmagnete in ihrer Rotorbaugruppe. Sie sind im Modellbau für Flugzeuge und Landfahrzeuge beliebt. Sie sind effizienter, wartungsärmer, leiser und haben eine höhere Leistungsdichte als bürstenbehaftete Gleichstrommotoren. Sie lassen sich in Serie fertigen und ähneln einem Wechselstrommotor mit konstanter Drehzahl, werden jedoch mit Gleichstrom betrieben. Es gibt jedoch auch einige Nachteile: Sie sind ohne einen speziellen Regler schwer zu steuern und benötigen geringe Anlauflasten sowie spezielle Getriebe in Antriebsanwendungen. Dies führt zu höheren Anschaffungskosten, größerer Komplexität und eingeschränkten Umweltbedingungen.
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Schrittmotoren
Schrittmotor vibriertVibrationsmotoren werden in Anwendungen eingesetzt, die Vibrationen erfordern, wie beispielsweise in Mobiltelefonen oder Spielecontrollern. Sie werden von einem Elektromotor erzeugt und besitzen eine Unwucht auf der Antriebswelle, die die Vibration verursacht. Sie können auch in nicht-elektronischen Summern verwendet werden, die zur akustischen Erzeugung von Geräuschen, für Alarme oder Türklingeln vibrieren.
Wenn es auf präzise Positionierung ankommt, sind Schrittmotoren die beste Wahl. Sie finden sich in Druckern, Werkzeugmaschinen und anderen Geräten.
Prozesssteuerungssysteme sind für hohe Haltemomente ausgelegt, die dem Anwender die schrittweise Ausführung von Arbeitsschritten ermöglichen. Sie verfügen über ein Steuerungssystem, das die Position mittels Signalimpulsen an einen Treiber übermittelt. Dieser interpretiert die Impulse und steuert den Motor mit einer proportionalen Spannung an. Die Systeme sind relativ einfach herzustellen und zu steuern, ziehen jedoch konstant maximalen Strom. Der geringe Schrittabstand begrenzt die Höchstgeschwindigkeit, und bei hoher Last können Schritte übersprungen werden.
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Was Sie beim Kauf eines Motors beachten sollten:
Bei der Auswahl eines Motors müssen Sie auf verschiedene Merkmale achten, wobei Spannung, Stromstärke, Drehmoment und Drehzahl (U/min) die wichtigsten sind.
Strom ist die Lebensader des Motors, und zu viel Strom kann ihn beschädigen. Bei Gleichstrommotoren sind Betriebs- und Blockierstrom von Bedeutung. Der Betriebsstrom ist der durchschnittliche Strom, den der Motor bei typischem Drehmoment aufnimmt. Der Blockierstrom erzeugt ein Drehmoment, das ausreicht, damit der Motor im Stillstand (0 U/min) läuft. Dies ist der maximale Strom, den der Motor aufnehmen können sollte, und gleichzeitig die maximale Leistung, multipliziert mit der Nennspannung. Kühlkörper sind wichtig, wenn der Motor im Dauerbetrieb oder mit einer höheren Spannung als der Nennspannung betrieben wird, um ein Durchbrennen der Spulen zu verhindern.
Spannung dient dazu, den Stromfluss in eine Richtung zu gewährleisten und Rückströme zu überwinden. Je höher die Spannung, desto höher das Drehmoment. Die Nennspannung eines Gleichstrommotors gibt die optimale Betriebsspannung an. Achten Sie darauf, die empfohlene Spannung anzulegen. Bei zu geringer Spannung funktioniert der Motor nicht, während zu hohe Spannung Kurzschlüsse in den Wicklungen verursachen und zu Leistungsverlust oder sogar zur Zerstörung des Motors führen kann.
Betriebs- und Blockierdrehmoment müssen neben dem Drehmoment berücksichtigt werden. Das Betriebsdrehmoment ist das Drehmoment, für das der Motor ausgelegt ist, während das Blockierdrehmoment das Drehmoment ist, das beim Anlegen von Leistung aus der Blockierdrehzahl entsteht. Das erforderliche Betriebsdrehmoment sollte stets beachtet werden, in manchen Anwendungen ist jedoch die maximale Belastbarkeit des Motors entscheidend. Bei einem Radroboter beispielsweise führt ein hohes Drehmoment zu einer guten Beschleunigung, aber das Blockierdrehmoment muss ausreichen, um das Gewicht des Roboters zu heben. In diesem Fall ist das Drehmoment wichtiger als die Drehzahl.
Die Drehzahl (U/min) von Motoren kann ein komplexes Thema sein. Generell gilt: Motoren laufen am effizientesten bei hohen Drehzahlen. Dies ist jedoch nicht immer möglich, wenn ein Getriebe erforderlich ist. Der Einbau von Zahnrädern verringert den Wirkungsgrad des Motors. Daher müssen auch die Reduzierung von Drehzahl und Drehmoment berücksichtigt werden.
Dies sind die wichtigsten Punkte, die Sie bei der Auswahl eines Motors beachten sollten. Berücksichtigen Sie den Anwendungszweck und den benötigten Strom, um den passenden Motortyp auszuwählen. Die Spezifikationen der Anwendung, wie Spannung, Stromstärke, Drehmoment und Drehzahl, bestimmen den am besten geeigneten Motor. Achten Sie daher unbedingt auf die jeweiligen Anforderungen.
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Veröffentlichungsdatum: 21. Februar 2019
