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Kleine Alleskönner

Text: Angela Scheufler, Presse Service Büro
Erfüllt die Lebensdauer eines mechanisch kommutierten DC-Motors nicht mehr die Anforderungen, lässt sich das Problem oft durch Umstellung auf bürstenlose Gleichstrommotoren lösen. Aufgrund der verstärkten Nachfrage nach längerer Einsatzbereitschaft und Wartungsfreiheit finden sich bürstenlose Gleichstrommotoren in immer mehr Portfolios.

Bei den bürstenlosen Gleichstrommotoren werden die mechanischen Kontakte in der Kommutierung, sprich die Bürsten, durch ein kontaktloses, elektronisches System ersetzt. Damit eliminiert man einige Nachteile und erhöht deutlich Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Motors, denn sie hängt nun hauptsächlich von der Standzeit der Wellenlagerung ab. Zudem können die wartungsfreien Motoren auch mal durch höhere Drehzahlen und kurzfristige Drehmomentspitzen überbelastet werden. „Bürstenlose Gleichstrommotoren werden heute in großen Stückzahlen überall dort eingesetzt, wo es auf hohe Standzeiten ankommt“, so Gerhard Kocherscheidt, Geschäftsführer von Koco Motion. Neben hervorragenden Eigenschaften zur Drehzahlregulierung entwickeln sie nur geringe Störsignale. Ein Betrieb in rauer Umgebung ist problemlos möglich. Bei den bürstenlosen Gleichstrommotoren gibt es Ausführungen mit genutetem Blechpaket oder als nutenlose Konstruktion. Letztere sind eisenlos und es gibt sie als Innenläufer und Außenläufer. Sie bieten gegenüber eisenbehafteten Motoren zahlreiche Vorteile: Es entstehen keine Rastmomente und Eisenverluste. Sie laufen leiser sowie vibrationsärmer. Der Rotor der Innenläufer hat eine geringere Massenträgheit, wodurch er sich besser positionieren lässt.

Aufbau und Wirkungsweise

Bei den bürstenlosen Gleichstrommotoren erfolgt die Kraftwirkung auf stromdurchflossene Leiter, sprich die Kommutierung, nicht mehr mechanisch über die Bürsten sondern elektronisch. Die aktiven Elemente sind hier umgekehrt angeordnet wie beim bürstenbehafteten Motor: Die Permanentmagnete sind fest mit dem Rotor verbunden, während die Wicklungen im Stator untergebracht sind. Beim Fließen eines elektrischen Stroms in den Wicklungen bildet sich im Stator ein Magnetfeldfeld heraus, welches die Permanentmagnete im Rotor entsprechend der Polarität anzieht. So entsteht eine Kraftwirkung, die ein Drehmoment am permanent erregten Rotor erzeugt. Nachdem der Rotor sich entsprechend dem im Stator erzeugten Magnetfeldes ausgerichtet hat, würde die Drehbewegung enden. Damit dies nicht passiert, muss der Stromfluss in den Wicklungen von einer elektrischen Schaltung so umgeschaltet werden, dass sich das erzeugte Magnetfeld weiterdreht. Bei den EC-Motoren werden üblicherweise Dreiphasensysteme eingesetzt. EC-Motoren bieten die Möglichkeit, die elektronische Kommutierung in Abhängigkeit von Rotorposition und -drehzahl sowie Drehmoment auszuführen. Um Rotorposition und Drehzahl zu erfassen, gibt es verschiedene Möglichkeiten: die sensorlose Kommutierung, die sensorgesteuerte Kommutierung und die Kommutierung über Hallsensoren

Anwendungsvielfalt garantiert

Koco Motion bietet elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren mit nutenlosem Stator sowie eisenbehaftete BLDC-Motoren. Das Portfolio vom Fertigungspartner Constar umfasst elf Baureihen und reicht von 10 mW bei einem Durchmesser von 12 mm bis 100 W bei 75 mm Durchmesser. Die Leerlauf-Drehzahlen betragen 4000 bis 50 000 U/min. Die Motoren gibt es als Innenläufer und Außenläufer. Sie sind dreiphasig ausgeführt und mit oder ohne Hallsensoren ausgestattet. Das Eisenanker-BLDC-Motoren-Programm von Partner Hengdrive umfasst zehn Modelle im Durchmesserbereich 16 bis 68 mm mit Längen von 18 bis 72 mm. Die Nennspannungen von 6 bis 48 V und 220 VAC ermöglichen Abgabeleistungen von 0,5 bis 67 W. Ausgestattet mit integrierter Elektronik zur stufenlosen Regelung der Geschwindigkeit von 0 bis 100 Prozent, mittels einer PWM oder über das Encoder-Signal, sind die BLDC-Motoren reversierbar. Zudem verfügen die meist dreiphasig ausgeführten Motoren über eine Schnell-Bremsfunktion und bieten einen hohen Wirkungsgrad. Sie bieten eine Lebensdauer von über 10 000 Betriebsstunden und weisen EMV-freundlich so gut wie keine elektromagnetische Störbeeinflussung auf. Sie funktionieren einfach in ihrer Drehrichtungsumkehr und laufen sehr geräusch- und vibrationsarm.

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