Was ist ein Gleichstrommotor?

  Ein Gleichstrommotor (Direct Current) ist ein elektromechanischer Wandler, der elektrische Energie in Gleichstrom in mechanische Energie umwandelt. Gleichstrommotoren werden häufig in Systemen mit erforderlichen Geschwindigkeits-, Start- und Stoppfähigkeiten eingesetzt. Gleichstrommotoren können die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung steuern und eine präzise Geschwindigkeits- und Positionskontrolle ermöglichen, wodurch sie in vielen Systemen weit verbreitet und unerlässlich sind.

Funktionsprinzip eines Gleichstrommotors

 Das Funktionsprinzip von Gleichstrommotoren basiert auf elektromagnetischer Induktion. Die Anker- und Statorwicklungen erzeugen ein Magnetfeld, wenn Strom durch sie fließt - das sich ausdehnt, bis es mit dem Permanentmagneten oder der Feldwicklung (Erregung) interagiert. Das Magnetfeld erzeugt dann ein Drehmoment, das den Rotor dreht.  Die Drehrichtung wird sowohl durch die Strom- als auch durch die Magnetfeldrichtung bestimmt. Ein Gleichstrommotor wechselt die Richtung des Stromflusses mithilfe eines Kommutators und von Bürsten, wodurch er sich kontinuierlich drehen kann, während er die Richtung des Stromflusses ändert.

Arten von Gleichstrommotoren

Bürsten-Gleichstrommotor

  Der gebräuchlichste Typ von Gleichstrommotor ist der Bürsten-Gleichstrommotor. Dieser Motor verwendet Bürsten und einen Kommutator, um die Richtung des Stromflusses zu ändern, damit sich der Rotor kontinuierlich drehen kann. Er ist einfach und billig, aber die Reibung der Bürsten mit dem Kommutator führt dazu, dass diese Variante mehr Wartung benötigt.

Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC)

  Bürstenlose Gleichstrommotoren vermeiden Bürsten und Kommutatoren durch den Einsatz elektronischer Kommutierung, was die Reibung reduziert, den Wirkungsgrad verbessert und die langfristige Nutzung verbessert. Bürstenlose Motoren sind sehr effiziente Konstruktionen und werden in vielen Präzisionsanwendungen wie Drohnenpropellern oder Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Reihenschluss-Gleichstrommotor

  Bei Reihenschluss-Gleichstrommotoren sind die Feldwicklung und die Ankerwicklung in Reihe geschaltet. Sie sind für Anwendungen vorgesehen, bei denen ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist, z. B. Hebezeuge oder Aufzüge.

Nebenschluss-Gleichstrommotor

  Bei einem Nebenschluss-Gleichstrommotor sind Ankerwicklungen und Feldwicklungen parallel geschaltet. Nebenschlussmotoren werden in Anwendungen eingesetzt, die eine stabile oder konstante Drehzahl erfordern, z. B. Ventilatoren oder Elektrowerkzeuge.

Vorteile von Gleichstrommotoren

Einfache Geschwindigkeitsregelung

Variable Geschwindigkeitsanwendungen funktionieren gut mit Gleichstrommotoren - sie werden einfach durch Variieren der Eingangsspannung oder des Eingangsstroms gesteuert.

Hohes Anlaufdrehmoment

Für Anwendungen mit schweren Lasten können Gleichstrommotoren ein hohes Anlaufdrehmoment liefern.

Schnelle Reaktion

Gleichstrommotoren ermöglichen eine schnelle Beschleunigung und Verzögerung, da sie schnell auf elektrischen Strom reagieren.

Präzise Steuerung

Gleichstrommotoren ermöglichen eine einfache Geschwindigkeits- und Positionskontrolle in vielen Systemen und bieten eine hochpräzise Steuerung.

Nachteile von Gleichstrommotoren

Geplante Wartung

Bürsten-Gleichstrommotoren erfordern eine geplante Wartung, um die Bürsten zu ersetzen und die Kommutatoroberfläche zu reinigen, was zusätzlichen Wartungsaufwand bedeutet.

Ineffizienz

Bürsten-Gleichstrommotoren sind aufgrund der Reibungsverluste, die durch die Bürsten entstehen, weniger effizient als bürstenlose Motoren.

Geräusche und Vibrationen

Bürsten-Gleichstrommotoren können Geräusche und Vibrationen durch die Reibung der Bürsten auf der Kommutatoroberfläche erzeugen.

Verwendung von Gleichstrommotoren

Elektrowerkzeuge

Gleichstrommotoren werden häufig in Elektrowerkzeugen, Bohrmaschinen, Schraubendrehern und Schleifmaschinen eingesetzt, da Gleichstrommotoren einen effizienten Antrieb bieten.

Elektrofahrzeuge

Bürstenlose Gleichstrommotoren sind neue Technologien in Elektrofahrzeugen wie Elektrofahrrädern, Rollern und Elektroautos, da sie einen ruhigen und leisen Betrieb haben.

Automatisierte Systeme

Gleichstrommotoren werden in automatisierten Systemen eingesetzt. Beispiele sind Roboter, Fördersysteme und Präzisionskontrollsysteme usw.

Haushaltsgeräte

Haushaltsgeräte verwenden ebenfalls Gleichstrommotoren, wie z. B. Staubsauger, Ventilatoren und Waschmaschinen, aufgrund ihrer angemessenen Energieeffizienz und Steuerbarkeit.

Zukunft der Gleichstrommotoren

  Mit dem weiteren Wachstum von Elektrofahrzeugen, intelligenter Fertigung und Automatisierung werden die Anwendungen von Gleichstrommotoren zunehmen. Da sich die Technologie für bürstenlose Gleichstrommotoren weiterentwickelt, werden schließlich effizientere und länger betriebsbereite Motoren zu geringeren Kosten verfügbar sein. In Zukunft werden Gleichstrommotoren weiterhin ein integraler Bestandteil von Industrie- und Konsumprodukten sein.