Flexible Alleskönner: Gleichstrommotor mit und ohne Bürsten
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Vor ein paar Jahren noch gar nicht vorhanden, nimmt der Gleichstrommotor (DC) Anteil mittlerweile 70 % am gesamten Koco Motion Portfolio ein – Tendenz steigend. Das umfangreiche und auch kundenspezifisch ausführbare DC Motorenprogramm des Antriebsspezialisten deckt heute einen Leistungsbereich von 0,06 bis 1670 W ab. Für die unterschiedlichsten Einsatzfälle stehen bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren in zahlreichen Ausführungen bereit.
Inhalt
- Gleichstrommotor mit riesigem Einsatz Potential
- Gleichstrom-Motor Neuheiten mit und ohne Bürsten
- Häufig gestellte Fragen
Weiterer Beitrag zu Gleichstrommotor
Gleichstrommotor mit riesigem Einsatz Potential
Inhaber Gerhard Kocherscheidt begründet das Wachstum der kleinen Alleskönner so: „Das Potential für alle Arten an Gleichstrommotoren ist so riesig. Die bürstenlosen Motoren beispielsweise werden immer langlebiger und günstiger. Während sich die Baugrößen verkleinern, nimmt ihre Leistung zu.“ Und so verwundert es nicht, dass auch die möglichen Einsatzfälle immer vielfältiger werden.
Durch Mund-zu-Mund-Propaganda, die Ausstellung auf Messen und die Verstärkung des Vertriebsaußendienstes haben die Dauchinger Antriebsspezialisten das beträchtliche Wachstum im Bereich Gleichstrommotoren erzeugt. Dabei arbeiten sie eng mit den Fertigungspartnern in den USA, China, Korea und Lichtenstein zusammen.
Das Gleichstrommotor Programm des Antriebsspezialisten deckt den Leistungsbereich von 0,06 bis 1670 W ab. Der Hersteller bietet verschiedene Arten an Gleichstrommotoren im Durchmesserbereich von 4 bis 130 mm – unterteilt in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren. Die Anforderungen an Lebensdauer und Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie die Schaltzyklen entscheiden darüber, ob ein bürstenloser oder bürstenbehafteter Gleichstrommaschine als optimaler Antrieb in Frage kommt.
Auf die Anwendung zugeschnitten
„Was auch immer es ist, wir legen die Antriebe nach den Vorgaben und Anforderungen der Anwendung aus“, stellt der Geschäftsführer Olaf Kämmerling seinen Kunden in Aussicht. „Dabei legen wir Wert auf die Lagerung sowie die Belastung der Motorwelle durch Unwucht oder hohe Drehzahlen.“ Bezogen auf den Anwendungsfall wird so das beste Verhältnis zwischen Durchmesser der Motorwelle und Schwungmasse ermittelt. „Selbstverständlich schauen wir parallel immer darauf, eine Kosten-Nutzen orientierte Lösung zu erarbeiten“, ergänzt Olaf Kämmerling und weiter:
BLDC Motor für hohe Laufruhe und lange Laufzeit
„Wir bieten unzählige Grundmodelle mit einer Vielzahl an Modifikationen durch Encoder, Getriebe, Kabel, Stecker, Wellen, Bremsen, Steuerungen oder Sensorik.“ Anwendungen finden sich beispielsweise in Elektroschlössern, Drohnen, Smart-Home-Produkten, Medizintechnik, Spielwaren, Pumpen, Sonder-, Verpackungs-, Etikettier-Maschine oder Nivelliergeräten, Laserscannern, Druckern sowie in Pumpen, um bei dieser Vielzahl doch nur einige zu nennen.
Individuell ausgelegte Ansteuerung
Die Ansteuerungen der BLDC Motoren kann für sensorlose Motoren oder für Motoren mit Hallsensoren erfolgen. Verschiedene Elektroniken lassen sich hierfür kunden- bzw. projektbezogen anpassen. So kann beispielsweise die Drehzahl Regelung über ein PWM- (Puls-Weiten-Modulation) oder Analogsignal erfolgen. Auch die Steuer Spannung ist kundenspezifisch anpassbar und es kann mit fester Drehzahl gearbeitet oder die Steuerung in den Antrieb integriert werden.
Die Konzepte reichen von der einfachen Drehzahl Regelung auf einer Platine bis hin zur Integration von zum Beispiel Folientastaturen in das Antriebskonzept. Eine Lösung als einfache Steuerplatine bis hin zur eingehausten Lösung für die Schaltschrankmontage ist jederzeit auf Wunsch möglich.
Was die Zukunft bringt
Koco Motion hat sich für die Zukunft noch einiges vorgenommen: „Neue Projekte sind für uns immer wieder eine Herausforderung, insbesondere liegen uns kundenspezifische Lösungen am Herzen“, so der Geschäftsführer. „Solch eine kundenspezifische Lösung besteht nicht mehr nur aus einem Motor und einem Getriebe, sondern immer mehr auch aus der elektrischen Anbindung an die Systemsteuerung.“ Hier sieht der Antriebsspezialist noch Entwicklungspotential. Denn mit der Anbindung und Implementierung von kundenseitigen Schnittstellen möchte man in Dauchingen die Zusammen-Arbeit vereinfachen. Dabei wird die Vielfalt der im Markt vorhandenen Systeme die Spezialisten besonders fordern.
Zeitnah plant der Antriebsspezialist derzeit Anschlussmöglichkeiten für Bussysteme umzusetzen. Insgesamt würde sich die Rolle der Schnittstellen bei diesen Elektromotoren nach der Größe und Leistung richten. Also nicht jeder Gleichstrommotor braucht auch eine Schnittstelle – kundenspezifisch eben.
Gleichstrom-Motor Neuheiten mit und ohne Bürsten
Bürstenbehaftete Motoren sind als Eisen Anker Motoren oder eisenlos ausgeführt. Eisenlose DC-Motoren verfügen über eine freitragende Wicklung mit Edelmetall- oder Kupferkohle-Kommutierung. Komplettiert mit einem Drehgeber und einem Planetengetriebe können sie als Servosystem genutzt werden. Solch elektrische Kleinstmotoren eignen sich besonders für batteriebetriebene Anwendungen. Kombiniert man den Eisen Anker Gleichstrommotor mit einem Planetengetriebe erhält man hohes Anlaufmoment. Mittels kugelgelagertem Rotor werden hier mögliche Radialkräfte aufgenommen und so die Lebensdauer des Antriebs verbessert. Die Mechanische Kommutierung verfügt über 3 bis 13 Segmente. Die Bürsten unterscheiden sich in der Materialauswahl wie Kupfer/Kohle oder Edelmetall.
Spezielle HMI / PLC Serie für die Lebensmitteltechnik
Bürstenlose Motoren (BLDC) genannt, sind sehr verschleißarm und bieten somit eine hohe Lebensdauer. Die BLDC Motoren werden in zwei Bauformen angeboten: als Innenläufer und als Außenläufer. Während Innenläufer eine größere Leistungsdichte bieten, ist das Trägheitsmoment beim Außenläufer deutlich höher als bei einem baugleichen Innenläufer. Die jeweils eingesetzte Bauform hängt schließlich vom zur Verfügung stehenden Bauraum und der benötigten Performance ab, die die Anwendung erfordert. Den bürstenlose Gleichstrommotor gibt es mit und ohne Hallsensoren. Sie sind besonders langlebig, kompakt und kostengünstig. Hohe Zuverlässigkeit auch bei hohen Drehzahlen sowie gutes Regelverhalten sind die besonderen Eigenschaften dieser Elektromotor Technologie. Auch hier besteht die Möglichkeit der Aufrüstung mit Encoder und Planetengetriebe – fertig ist das Servosystem.
Die Bürstenlosen Gleichstrommotoren mit integrierter Elektronik sind eine kostengünstige Lösung für Einsatzgebiete, die eine lange Lebensdauer erfordern. Durch Ihren sehr kompakten Aufbau und die integrierte Leistungselektronik finden sie auch in den kleinsten Bauräumen Platz. Mittels der stufenlosen Drehzahleinstellung lässt sich nahezu jede Geschwindigkeit einstellen. Nachfolgend stellen wir einige Gleichstrom Motor Neuheiten vor:
Intelligence in Motion aus dem weltweiten Netzwerk
21.10.2023 | Koco Motion präsentiert zur SPS vom 14. bis 16. November 2023 in Nürnberg seine Expertise für maßgeschneiderte Antriebslösungen, u. a. basierend auf DC- und BLDC-Motoren. Auf dieser Basis bedient das Systemhaus die wachsende Nachfrage nach kundenspezifischen Antrieben.
Sonic Motoren für langlebige Geräte
10.01.2020 | Koco Motion hat jetzt Sonic Motoren in sein Programm aufgenommen. Die in Größen Durchmesser 14 bis 32 mm erhältlichen Antriebe finden oft in Zahnbürsten, Massage- oder Gesichtsreinigungsgeräten Einsatz. Die Antriebe des Herstellers sind kompakt, laufen leise und sind sehr zuverlässig. Optisch unterscheiden sich die Sonic-Motoren kaum von normalen rotativen Antrieb. Doch was sind elektrische Sonic-Motoren überhaupt?
Ein Sonic Elektromotor schwingt quasi nur, statt dass er eine komplette Drehbewegung absolviert. Diese Schwingungen lassen sich über die Frequenz einstellen. Durch den Aufbau ohne Federn und mechanische Kommutierungsfunken bieten sie eine sehr lange Lebensdauer.
Die Schwingungen werden über kurze Bewegungen von ca. 30 bis 40 Grad übertragen. In der Regel beträgt die Frequenz 90 bis 350 Hz. Die optimale Frequenz vom Gleichstrommotor hängt dabei von der zu bewegenden Masse und dem Eigenträgheitsmoment ab.
Die Ansteuerungen lässt sich kundenspezifisch optimieren. Durch Testläufe von zu bewegender Masse und Bauteilgeometrie wie der Bürste lässt sich die optimale Frequenz anpassen. So werden die erwarteten Bewegungsabläufe und die gewünschte Haptik erreicht. Zudem können die Motorwellen spezifisch entsprechend der Anwendung angepasst werden. So wird zum Beispiel ein schnelles Wechseln des Bürstenkopfes der Zahnbürste realisiert.
Eisenlose Gleichstrommotoren für Batterie betriebene Anwendungen
12.11.2019 | Die eisenlosen Gleichstrommmotoren von Koco Motion haben sich bereits in vielen Anwendungen bestens bewährt. Sie sind sehr effizient, bieten hohe Drehzahlen sowie eine lange Lebensdauer. Jetzt erweitert der Antriebsspezialist seine Baureihe der Coreless Motors um neue Ausführungen, die speziell für die Anforderungen in der Medizintechnik und Sicherheitstechnik konzipiert sind.
Die integrierte Struktur aus Wicklung, Kommutator und Welle sind der Schlüssel für die charakteristischen Elektromotor Eigenschaften dieser kleinen Kraftprotze. Dank der mehrteiligen Kommutator Segmente (7 bis 9 Segmente) und höheren Spulenanzahl ist der so genannte Rippel deutlich vermindert.
Die Antriebe laufen sehr leise und ruhig. Weiterhin bieten sie ein geringeres Rastmoment als ihre Vorgängermodelle, eine hohe Drehmoment Linearität und einen sehr guten Gleichlauf. Im Leerlauf ist ihr Strombedarf niedrig und der Wirkungsgrad beträgt beachtliche 80 %.
Die Lebensdauern betragen bis zu 4000 h bei einer möglichen Betriebstemperatur von -20° bis +80 °C Celsius. Individuelle Anpassungen können bei Wicklung, Lager, Welle, Kabel oder Motorflansch vorgenommen werden. Für den energieeffizienten Umgang mit netzunabhängigen Stromquellen ist der optimale Wirkungsgrad der Wicklung dem Arbeitspunkt anzupassen. Damit werden die besten Ergebnisse erreicht.
Es gibt drei neue Baugrößen in Durchmessern 12 bis 19 mm (1221N7M, 1625N9M, 1925N9M). Die eisenlosen Motoren eignen sich insbesondere für batteriebetriebene Applikationen wie in Pumpen, Atemmasken oder Gas-Detektoren. Sie können zudem in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden.
Vibrationsmotor für Automobile und andere Anwendungen
17.12.2018 | Koco Autmotive stellt seinen neuen integrierten Vibrationsmotor VC2039 vor, der sich mit geringem konstruktivem Aufwand in unterschiedlichste Anwendungen einsetzen lässt. Im wasser- und einschäumfesten Gehäuse hält der DC-Motor erhöhten Drücken in flüssigen Medien stand, wie sie beispielsweise beim Einschäumen in ein Lenkrad auftreten.
Der Gleichstrommotor VC2039 lässt sich durch die abgeflachte Bauform positioniergenau und verdrehsicher einbauen. Weil der Unwuchtmotor keine drehenden Teile außerhalb des Gehäuses aufweist, entfallen konstruktive Maßnahmen zum Schutz der Schwungmasse. Der VC2039 erzeugt haptischen Signalen bei Warn- oder Assistenzsystemen im Lenkrad, für sensorische Feedbacks im Gaspedal oder Massagefunktionen im Fahrzeugsitz eingesetzt.
Vielfältigste Anwendungen ergeben sich aber auch in nicht automobilen Bereichen: So geben die Vibrationsmotoren in Anlagen oder Baumaschinen haptisches Feedback in Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) oder als Gamecontroller für die Spieleindustrie. Sensorisches Feedback für Virtual Reality-Konzepte, Vibrationsfeedback in großflächigen Touchscreens von z. B. Fahrkartenautomaten, in Massage- und Stimulationsgeräten oder zur Aufmischung von Flüssigkeiten in der optischen Kontrolle von Abfüllprozessen sind weitere beispielhafte Applikationen, die sich beliebig fortsetzen lassen.Aktuell sind die Vibrationsmotoren für die Automobilindustrie für 12 und 24 V ausgelegt. Die gewünschte Haptik wird durch gezieltes Schalten des Gleichstrommotors erreicht. Eine Auslegung auf weitere kundenspezifische Haptiken oder andere Betriebs Spannung ist auf Anfrage ebenfalls möglich.
200 Watt Glockenanker Motor
15.02.2018 | Auf der SPS IPC Drives hat das Unternehmen zwei neue leistungsstarke eisenlose Antriebe vorgestellt, die die bisherigen Größen im Durchmesserbereich 4 bis 25 mm nach oben ergänzen. Die neuen Glocken Anker DC-Motoren im Durchmesserbereich 30 und 32 mm verfügen über eine robuste Kupfer-Kohle-Kommutierung und bieten Spitzenleistungen von bis zu 200 W.
Durch die eisenlose Wicklung können elektrische Motoren sehr schnell beschleunigen und erzielen hohe Standzeiten bei Wirkungsgraden von bis zu 90 %. Der DC-Motor 3068 bringt bei nur 30 mm Durchmesser und 68 mm Baulänge eine Spitzenleistung von bis zu 200 W bei einer Drehzahl von 4000 min-1 auf. Der DC-Motor 3257 bietet bei 24 V eine Leistung von 85 W.
Beide Neuankömmlinge eignen sich besonders für den Einsatz in batteriebetriebenen Anwendungen wie beispielsweise in Werkzeugen, medizintechnischen Handgeräten, in der Automatisierung oder in Smart Home-Produkten.
Häufig gestellte Fragen
Wie funktioniert ein Motor mit Gleichstrom?
Beim Gleichstrommotor erfolgt eine Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie (Bewegung). Die Funktionsweise ist folgende: Der Strom fließt durch die Ankerwicklung im Rotor und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld interagiert mit dem statischen Magnetfeld der Stator-Wicklungen oder Permanentmagneten, wodurch eine Lorentzkraft entsteht, die den Rotor in Bewegung setzt. Der Kommutator, ein mechanischer Schalter, sorgt dafür, dass der Stromfluss in den Rotorwicklungen periodisch umgekehrt wird, um eine kontinuierliche Drehbewegung zu gewährleisten. So wird die elektrische Energie effizient in eine rotierende mechanische Bewegung umgesetzt.
Was ist besser Gleichstrommotor oder Wechselstrommotor?
Ob ein Gleichstrommotor oder ein Wechselstrommotor besser ist, hängt von der spezifischen Anwendung ab. Gleichstrommotoren bieten eine präzise Drehzahlregelung und ein hohes Anlaufdrehmoment, was sie ideal für Anwendungen wie elektrische Fahrzeuge und Industrieanlagen macht. Wechselstrommotoren hingegen sind robuster, wartungsärmer und effizienter im Betrieb, wodurch sie sich besser für allgemeine industrielle Anwendungen und Haushaltsgeräte eignen.
Welche Arten von Gleichstrommotoren gibt es?
Gleichstrommotoren gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die Kategorien unterscheiden sich durch ihre Bauweise und Anwendungsbereiche:
- Reihenschlussmotoren bieten ein hohes Anlaufdrehmoment und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die starke Startkräfte erfordern, wie elektrische Werkzeuge und Fahrzeugantriebe.
- Nebenschlussmotoren zeichnen sich durch eine konstante Drehzahl aus und sind ideal für Anwendungen, die eine präzise Geschwindigkeitsregelung benötigen, wie Förderbänder und Drehmaschinen.
- Permanentmagnetmotoren sind kompakt, effizient und sind häufig in kleinen Geräten und Anwendungen zu finden, die eine gleichmäßige Leistung bei minimalem Platzbedarf erfordern.
- Bürstenlose DC-Motoren (BLDC) Motoren bieten eine lange Lebensdauer und hohe Effizienz ohne die Notwendigkeit von Bürsten. Daher eigenen sie sich besonders für moderne Anwendungen wie Elektrofahrzeuge und industrielle Automatisierung.
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Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.