Auswahlbedingungen für Gleichstrommotoren
Viele Ingenieure glauben, dass Niederspannungs-Gleichstrommotoren das sind, was sie in Werkzeugen und Geräten finden. Ein herkömmlicher Gleichstrommotor, bei dem eine Wicklung gewickelt ist und ein Magnet auf dem Gehäuse angeordnet ist. Dies ist normalerweise der erste Motor, den wir im naturwissenschaftlichen Unterricht in der Schule eingeführt haben.
Gleichstrommotoren werden in Millionen von Antriebssystemen eingesetzt. Die Eigenschaften und Vorteile von Gleichstrommotoren, die kostengünstige Lösungen für viele kommerzielle Anwendungen bieten, reichen von Spielzeugen bis hin zu Kfz-Rückspiegeln, und zeigen, dass sie billig und großserienmäßig sind.
Vielleicht ist die weniger bekannte Technik, die bei kleinen Gleichstrommotoren verwendet wird, die Ausführung ohne Rotor. Diese Motoren sind in vielen Geräten zu finden, die Hochgeschwindigkeitsservoleistungen erfordern, z. B. in Robotern, Röntgenantrieben, Prothesen, Laboranalysegeräten, Wärmebildgeräten, Radarantrieben und High-End-Aufzeichnungsplattformen. Anwendungen mit Gleichstrommotoren profitieren von einem hohen dynamischen Antrieb, einer linearen Drehzahl- und Drehmomentregelung mit einem hohen Leistungs-Größen-Verhältnis (kompakte Größe).
Die Konstruktion basiert auf einer kernlosen oder eisenlosen Wicklung, der Körper befindet sich unter den Wicklungen und das äußere Gehäuse des Motors ist ein Magnetkreis, der die Konstruktion sehr kompakt macht. Die Kommutatoren und Bürsten kleinerer Gleichstrommotoren bestehen aus Edelmetallen wie Silber, Gold, Platin oder Palladium. Sie haben eine geringe Reibung und erzeugen kaum magnetische Störungen. Die Anlaufspannung des Motors ist sehr niedrig. Bei großen Motoren wird häufig ein Kupfer-Graphit-Kommutierungssystem verwendet, um höhere Ströme zu verarbeiten. Der Vorteil dieses Motortyps besteht darin, dass kein Magnetfeld zerlegt werden kann und ihre Trägheit sehr gering ist. Diese Faktoren bieten einige wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Motoren. Selbst bei niedrigen Drehzahlen gibt es kein Rastmoment und eine gleichmäßige Drehung, geringe Vibration und einen geräuscharmen Betrieb.
Die lineare Drehzahl / Drehmoment-Kennlinie erleichtert die Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments des Gleichstrommotors, und das Magnetfeld der Motorspule und des Stators wird nicht durch den Sättigungseffekt im Magnetfeld beeinflusst. Viele rotorlose Motoren verwenden Magnete aus seltenen Erden, um die Leistung und Größe zu maximieren. Die Motorwicklungen haben eine sehr geringe Trägheit und der Motor kann in Millisekunden auf volle Geschwindigkeit beschleunigen und abbremsen, wodurch eine sehr hohe Leistung erzielt wird.
Da sich im Rotor kein Eisen befindet, weist der Gleichstrommotor eine geringe Wicklungsinduktivität auf, so dass der Funkenpegel zwischen der Bürste und dem Kommutator niedriger ist als bei einem herkömmlichen Motor. Lichtbögen verursachen häufig elektrische Korrosion und verkürzen die Lebensdauer von Gleichstrommotoren. Daher können Gleichstrommotoren um ein Vielfaches länger sein als herkömmliche Motoren mit Drahtwicklung.
Alles in allem weisen Gleichstrommotoren eine überlegene Leistung auf, da sie bei sehr niedrigen Drehzahlen arbeiten können, da kein Rastmoment vorhanden ist, was eine geringe Trägheit und damit hohe Beschleunigungsraten ermöglicht. In Anbetracht der Tatsache, dass Gleichstrommotoren für anspruchsvollere Anwendungen geeignet sind, weisen eisenfreie Motoren eine höhere Dynamik, ein höheres Leistungsgewicht und eine längere Lebensdauer auf als herkömmliche Gleichstrommotoren. Die Effizienz und Langlebigkeit von Gleichstrommotoren ist ein wichtiges Verkaufsargument, aber jede Anwendung sollte anders sein und der ausgewählte Motor muss den Anforderungen entsprechen.
