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Mit über 35 Jahren Branchenerfahrung bietet EPH-Elektronik by VALETA Group zukunftsorientierte High-End-Antriebstechniken vom Feinsten, die sich lückenlos in wirtschaftliche Prozesse integrieren lassen.
Ein Gleichstrommotor ist ein System, das eine mechanische Drehbewegung durch das Prinzip der Energieumwandlung erzeugt. Hierfür benötigt der Motor eine Zufuhr von Gleichspannung, welches eine Gleichstrom, auch direct current genannt, zu Folge hat. Abgeleitet von der englischen Bezeichnung für Gleichstrom wird der Gleichstrommotor häufig auch als DC-Motor bezeichnet.
Einfach aufgebaute Gleichstrommotoren bestehen aus zwei Komponenten, einem als Stator bezeichneten Feldmagneten sowie einem Anker, der auch als Rotor bezeichnet wird. Während der Stator der unbewegliche Teil des Motors ist, zeichnet sich der Rotor durch seine Drehbarkeit aus. Um die mechanische Drehbewegung zu erzeugen, bedarf es eines ineinandergreifenden Zusammenspiels beider Magnetfelder. Das vom Stator generierte Magnetfeld sorgt schließlich dafür, dass der Anker des Gleichstrommotors in eine Drehbewegung versetzt wird, welche wiederum der Ausgangspunkt für weitere Prozesse in der Maschine ist.
Der Aufbau eines permanenterregten DC-Motors ist besonders gut durchdacht, sodass eine optimale Funktionsweise erreicht wird. Jeder Gleichstrommotor besteht aus einem Satz an unbeweglichen Magneten sowie einer Drahtspule, durch die ein elektrischer Gleichstrom fließt. Auf diese Weise wird ein elektromagnetisches Feld im Spulenkern erzeugt, das durch eine oder mehrere Wicklungen von isoliertem Draht um den Kern des Motors herum verstärkt und konzentriert wird.
Diese Wicklungen im Gleichstrommotor sind an einen sogenannten Kommutator angeschlossen, welcher ihnen einen elektrischen Strom zuführt. Der Kommutator hat die Aufgabe, die Polung der beiden Magnete in Nord und Süd bei jeder halben Drehung des Rotors umzukehren. Ohne diesen als Polwendung bezeichneten Prozess käme kein durchgängiges Drehen des Gleichstrommotors in eine gleichbleibende Richtung zustande.
Der Kommutator erregt anschließend die beweglich gelagerten Ankerspulen, woraus eine gleichmäßige Rotation mit konstantem Drehmoment resultiert. Werden die beiden Spulen der Gleichstrommotors nacheinander ein- und ausgeschaltet, wird ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Dieses interagiert mit den stationären, fest installierten Feldmagneten im Stator und erzeugt auf diese Weise ein Drehmoment, das eine Rotation des Rotors auslöst.
Die wechselseitige Funktionsweise ermöglicht die Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. Die im Gleichstrommotor entstehende Drehbewegung kann schließlich zum Antrieb von Objekten beliebiger Art genutzt werden.
Vom Garagentorantrieb bis zur Sitzverstellung
Ihre Fähigkeit, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und auf diese Weise eine steuerbare Drehbewegung zu erzeugen, macht Gleichstrommotoren für die verschiedensten industriellen, aber auch häuslichen Anwendungsbereiche wie z.B. Garagentorantrieb interessant.
Die wichtigsten Anwendungsbereiche von Gleichstrommotoren liegen im industriellen Umfeld. So sind Gleichstrommotoren elementare Bestandteile bei Anwendungen im Aussetzbetrieb im Maschinen- und Anlagenbau, bei Elektrogeräten oder auch Werkzeugmaschinen. Die einfach regulierbare Drehzahl und das zuverlässige Ansprechverhalten sind hierbei Aspekte, die den Gleichstrommotor als Bestandteil eines elektronischen Antriebs zur Lösung der Wahl machen.
Moderne Technologien versprechen verschiedene Konstruktionen und Ausführungen von Gleichstrommotoren – und jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Aufgrund ihrer Leistungsstärke sowie ihren Herstellungs- und Betriebskosten eignet sich jede Bauart von Gleichstrommotoren für eine bestimmte Art von Anwendungen.
Es gibt bürstenbehaftete DC-Motoren, bürstenlose Varianten, sowie Nebenschluss- und Reihenschlussmotoren. Eine besondere Variante des Gleichstrommotors ist auch der DC-Getriebemotor, welcher über ein zusätzliches Getriebe zur Unter- oder Übersetzung von Drehzahl und Drehmoment verfügt.
Die Experten aus unserem Serviceteam beraten Sie gerne, welcher DC-Motor für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.
Ausgehend von ihrem Aufbau können DC-Motoren in zwei Kategorien, die bürstenbehafteten und die bürstenlosen Gleichstrommotoren, eingeteilt werden.
Unter den klassischen, bürstenbehafteten Gleichstrommotoren, welche mit einem Kommutator ausgestattet sind, wird wiederum zwischen verschiedenen Arten unterschieden. Diese verfügen jeweils über verschiedene Verbindungen zum Anker. Die wichtigsten Ausführungen bürstenbehafteter Gleichstrommotoren sind der Reihenschluss- und der Nebenschlussmotor.
Auch der Doppelschlussmotor und der Permanentmagnet-Bürstenmotor sind wichtige Varianten des bürstenbehafteten Gleichstrommotors, die in der elektronischen Antriebstechnik regelmäßig zur Anwendung kommen.
Der Nebenschlussmotor zeichnet sich dadurch aus, dass er über parallel geschaltete Spulen von Stator und Rotor verfügt. Dadurch ist es möglich, dass der Gleichstrommotor nicht wie üblich mit zwei, sondern von nur einer einzigen Spannungsquelle versorgt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass diese Art des DC-Motors mit einer konstanten Drehzahl (nahezu unabhängig von der Belastung) läuft. Somit eignen sich Nebenschlussmotoren bestens für Anwendungen mit schwankendem Lastmoment, die aber dennoch eine möglichst konstante Drehzahl des Elektromotors erfordern.
Das Gegenstück zu dieser Variante des Gleichstrommotors ist der Reihenschlussmotor, dessen Stator- und Rotorspulen in Reihe geschaltet sind. Eine konstante Drehzahl kann dadurch nicht erreicht werden, vielmehr variiert sie lastenbedingt. Dadurch ist er die ideale Wahl, wenn eine Anwendung ein hohes Anfahrmoment erfordert, das Nenndrehmoment jedoch gering ist. Auch als Universalmotor bekannt, kann der Reihenschlussmotor nicht nur mit Gleichstrom betrieben werden, sondern auch als Wechselstrommotor eingesetzt werden. Ein relevanter Nachteil dieser Form des Elektromotors besteht jedoch darin, dass er aufgrund der variablen Drehzahl kurzzeitig deutlich überlastet werden kann.
Eine weitere Konstruktion des Gleichstrommotors ist der Doppelschlussmotor. In gewisser Weise ist er eine Hybridversion aus Neben- und Reihenschlussmotor. Aus diesem Grund wird er häufig auch als Verbund- oder Kompoundmotor bezeichnet, denn er verbindet einige Eigenschaften von beiden Gleichstrommotoren. Obwohl sein Anlaufdrehmoment geringer ist als beim Reihenschlussmotor, ist diese nicht gerade schwach. Ähnlich verhält es sich mit einer möglichst konstanten Drehzahl. Der Doppelschlussmotor kann unter Belastung nicht die gleiche Leistung wie ein Nebenschlussmotor erbringen, arbeitet aber deutlich konstanter als ein Reihenschlussmotor. Deshalb eignet sich der Doppelschlussmotor bestens für Anwendungen mit hohem Anlaufmoment, bei denen dennoch eine möglichst gleichbleibende Drehzahl gewünscht ist.
Nicht zuletzt stellt der Permanentmagnet Bürstenmotor eine weitere Konstruktionsweise von Gleichstrommotoren dar. Dieser nutzt in seinem Statorfeld keinen Elektro- sondern einen Permanentmagneten und versorgt ebenso wie der Nebenschlussmotor den Rotor über einen Kommutator mit elektrischem Strom. Ähnlich wie der Doppelschlussmotor zeichnet sich der Permanentmagnet-Bürstenmotor durch eine konstante Drehzahl sowie ein hohes Anlaufmoment aus. Der entscheidende Vorteil besteht hierbei in der Energieeffizienz, schließlich muss das Statorfeld nicht elektrisch erzeugt werden.
Als Experten im Bereich der elektronischen Antriebstechnik entwickeln wir maßgeschneiderte Antriebslösungen für unsere Kunden. Hierbei nehmen Gleichstrommotoren einen großen Stellenwert ein, schließlich sind sie elementarer Bestandteil elektronischer Antriebslösungen.
Die Dienstleistungen der Valeta Group reichen von der Auswahl der passenden Motoren und zugehörigen Regelgeräten über kundenspezifische Anpassungen bis hin zu vollständig kundenspezifischen Steuergeräten.
Als Spezialisten im Bereich der Antriebstechnik mit eigener Elektronikfertigung inkl. SMD- & THT-Bestückung sind wir Ihr Partner über den gesamten Lebenszyklus Ihrer Projekte.
Wenn Sie für Ihr Projekt Unterstützung rund um Gleichstrommotoren benötigen, ist EPH elektronik als Teil der Valeta Group genau der richtige Ansprechpartner. Nehmen Sie Kontakt zu unserem kompetenten Team auf, um einen unverbindlichen Beratungstermin zu vereinbaren. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!