Welche Arten von Elektromotoren gibt es eigentlich?

Ludmilla Dekker | 27. Oktober 2021

Zu den Linearachsen und Handlingsystemen bietet igus® ein umfangreiches Programm an Elektromotoren an. Hybrid-Schrittmotoren, Gleichstrommotoren und Bürstenlose Gleichstrommotoren finden ihre Anwendungen in Gewindetrieben, Zahnriemen und Zahnstangenantrieben. Die Elektromotoren komplettieren das Angebot der igus® Automationstechnik. So können in Kombination mit Linearachsen ganze Handlingsysteme konfiguriert werden.

In diesem Blog werden zunächst das Funktionsprinzip am Beispiel des DC Motors beschrieben und dann die verschiedenen Typen und deren Einsatzgebiete erläutert.

Das Funktionsprinzip am Beispiel eines DC Motors

Elektromotoren sind elektromechanische Wandler. Das bedeutet, dass zugegebene elektrische Leistung in eine mechanische Leistung umgewandelt wird. In den meisten igus® Fällen, wird die mechanische Energie über eine Welle ausgeführt.


Ein einfacher Elektromotor besteht aus einem festen magnetischen Teil, dem sogenannten Stator und dem rotierenden Bauteil, dem Rotor. Der Stator ist ein mit dem Motorgehäuse fest verbundener, unbeweglicher Dauermagnet. Zwischen den Polen befindet sich der Rotor. Der Rotor ist ein Anker, der mit lackierten Kupferdrähten umwickelt ist. Durch den Kommutator, bestehend aus zwei gegeneinander isolierte Hälften eines Schleifrings, wird Strom auf den Rotor zugeführt. An den beiden Enden des Kommutators werden die Schleifkontakte mit der Stromquelle verbunden. Sobald der Strom durch die Rotorspulen fließt, fängt der Rotor an sich zu drehen. Nach jeder halben Umdrehung sorgt der Kommutator für eine Umpolung des Stroms. Dadurch werden die Magnetpole des Rotors vertauscht. Durch die immer wiederkehrende Umpolung rotiert die Welle des Motors.

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Funktionsweise eines DC-Motors

Verschiedene Typen und deren Einsatzgebiete

igus® bietet eine Vielzahl an Motoren an. Darunter sind beispielsweise Schrittmotoren, Gleichstrommotoren und EC/BLDC Motoren. Diese werden im Folgenden weiter erläutert, es wird auf deren Einsatzgebiete eingegangen und welche Vorteile bzw. Nachteile die Motoren haben.

Es gibt drei verschiede Arten von Schrittmotoren, den permanenterregten Schrittmotor, den Reluktanz Schrittmotor und die Kombination beider Motoren, der Hybridschrittmotor. Den igus® nur anbietet. Dieser vereint die Vorzüge beider Motoren. Somit ergeben sich die Vorteile, dass der Schrittmotor ein hohes und volles Drehmoment im Stillstand aufbringen kann und einen genauen Schrittwinkel besitzt. Des Weiteren besitzt der Schrittmotor ein Haltemoment. Der Nachteil eines Schrittmotors ist der hohe Energiebedarf, da er immer bei maximalem Strom arbeitet. Durch eine Motorsteuerung kann diesem aber entgegengewirkt werden. Durch einen Drehgeber und dem Close Loop, die beide an der Anwendung angepasst sind, wird nur der benötigte Strom verbraucht. Hauptsächlich wird der Hybridschrittmotor in der Industrie für Positionieraufgaben benötigt, die eine präzise Bewegungskontrolle erfordern.

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drylin® E Schrittmotor mit Stecker, Encoder und Bremse, NEMA 23 (https://www.igus.de/product?artNr=MOT-AN-S-060-020-056-M-D-AAAD)

DC Motoren sind einfache Elektromotoren, die mit Gleichspannungen betrieben werden. Das heißt, dass diese auch mit einfachen Batterien betrieben werden können. Gleichstrommotoren besitzen zwei Anschlüsse, einen für Plus und einen für Minus. Somit muss für eine andere Drehrichtung der Welle des DC Motors nur die Anschlüsse der Zuleitung vertauscht werden.
Somit sind die Einsatzgebiete von DC Motoren breit gefächert. Typische Anwendungen sind Zahnbürsten, Kinderspielzeuge oder Ventilatoren. Sie finden aber auch ihre Anwendung in Autos als Antrieb für die Scheibenwischer oder der Sitzverstellungen. Des Weiteren sind einfache Bildschirmverstellungen im Bereich von Zugangskontrollen realisierbar. Oder auch im Möbelbau und Wohnwagen werden DC Motoren eingesetzt, um Fernseher zu verstellen.
DC Motoren sind wegen ihrer einfachen Bauweise kostengünstig. Der Nachteil an DC Motoren ohne Motorsteuerung ist, dass diese bei erhöhtem Drehmoment nicht automatisch abschalten, sondern bis zum Stillstand immer mehr Strom ziehen. Liegt eine Blockade dauerhaft an, könnte der Motor thermisch defekt gehen.

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drylin® E Gleichstrommotor mit Schneckengetriebe und Kerbverzahnung (https://www.igus.de/product?artNr=MOT-DC-42-J-H-F)

Bürstenlose Gleichstrommotoren, auch EC/BLDC Motoren genannt, sind Motoren, die keine Kohlebürsten besitzen. EC/BLDC Motoren arbeiten prinzipiell wie Drehstrom-Synchronmotoren. Dies gelingt durch eine elektrische Schaltung, welche die Spulen nacheinander ansteuert.
Der Vorteil von Bürstenlose Gleichstrommotoren sind, dass sie durch die fehlenden Kohlebürsten die Lebensdauer deutlich verlängert und wartungsfrei sind. Generell sind EC Morten für dynamische und höhere Drehzahlen einzusetzen. Der Nachteil der Motoren sind höhere Kosten im Vergleich zu Schritt und DC Motoren.

Typische Anwendungsgebiete sind Modelflugzeuge, Festplattenlaufwerke und PC-Lüfter. Im Handwerk lösen EC/BLDC Motoren allmählich DC Motoren in Akkuschrauber und Handkreissägen ab. Und in der Industrie bzw. der Automatisierungstechnik werden bürstenlose Gleichstrommotoren für Stelleinrichtungen, sowie Pick and Place Anwendungen und in Gelenken von Industrierobotern eingesetzt.

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drylin® E EC/BLDC-Motor mit Litzen, Hall, Encoder und Bremse, NEMA 17 (https://www.igus.de/product/20555?artNr=MOT-EC-42-C-K-A)

Fazit

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass jeder Motor seine Vor- und Nachteile hat. Aber für jede Anwendung gibt es den richtigen Motor!
igus® weist ein großes Produktportfolio auf, indem es von jedem Motor unterschiedliche Größen und verschiedene Anbauteile gibt. Zu den Anbauteilen gehören z.B. Encoder, Bremsen, Kupplungen und Getriebe.
Außerdem bietet igus® für die jeweiligen Motoren unterschiedlichste Motorsteuerungen in verschiedenen Preisklassen an.

In unserem Online-Shop finden Sie für jede Anwendung den passenden Motor und über unseren neuen Motorenfinder finden Sie diesen in nur wenigen Klicks.

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Elektromotoren

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