DC Motoren eisenlos

DC Motoren eisenlos sind bürstenbehaftete Gleichstrommotoren. Sie zählen damit zur Klasse der rotierenden elektrischen Maschinen, die Gleichstrom in mechanische Energie umwandeln. Bei den gebräuchlichsten Typen wird die Kraft im Motor durch Magnetfelder erzeugt. Nahezu alle Gleichstrommotoren sind mit einem internen elektromechanischen oder elektronischen Mechanismus ausgestattet, der die periodische Änderung der Stromflussrichtung ermöglicht. 
Über Gleichstrommotoren
Diese Motoren setzten sich unter allen Motoranwendungen zuerst durch, weil man sie aus den schon vorhandenen Beleuchtungsverteilungssystemen auf Gleichstrombasis speisen konnte. Gleichstrommotoren haben den Vorteil, dass sich ihre Drehzahl sehr gut und in einem großen Bereich steuern lässt. Das geschieht entweder durch eine variable Versorgungsspannung oder per Änderung der Stromstärke (Amperezahl) in den Feldwicklungen. Vor allem die kleinen Gleichstrommotoren treffen wir in unserem Alltag fortlaufend an. Sie werden in Spielzeugen, Werkzeugen und diversen Geräten verwendet. Universalmotoren können auf Gleichstrombasis laufen, es sind allerdings leichte Bürstenmotoren zum Beispiel für tragbare Elektrogeräte und -werkzeuge. Größere Gleichstrommotoren kommen im Antrieb von Aufzügen, Elektrofahrzeugen und Hebezeugen zum Einsatz, selbst im Antrieb für Stahlwalzwerke nutzt man sie. Durch die aufkommende Leistungselektronik können in vielen dieser Anwendungen inzwischen auch Wechselstrommotoren verwendet werden, dennoch gibt es nach wie vor zahllose Einsatzgebiete für Gleichstrommotoren.

DC Motoren eisenlos als spezielle Bauart
Die permanentmagneterregten Gleichstrommotoren werden in den zwei Typen als Rotor mit genutetem Blechpaket und Wicklung in den Nuten sowie eisenlos mit selbsttragender Wicklung angeboten. Das fehlende Blechpaket bei der eisenlosen Variante bringt viele Vorteile mit sich. Es entstehen weder ein Rastmoment noch Eisenverluste oder eine Eisensättigung, des Weiteren sind die Rotormassenträgheit und die Induktivität sehr gering. Daraus ergibt sich der Nutzen eines besseren Gleichlaufs mit weniger Geräuschen. Das Start- und Stoppverhalten verläuft bei kompakter Baugröße sehr dynamisch. Die wichtigsten Merkmale dieser Motoren sind:

• Sie können in sehr kleinen Durchmessern (zum Beispiel zwischen rund sieben bis 16 Millimeter) effizient, dynamisch, gleichmäßig und gut steuerbar laufen. Das macht sie für Anwendungen in kleineren Elektrogeräten mit Akkus (Gleichstromversorgung) sehr interessant.
• Ohne Eisenverluste ist die Effizienz sehr hoch.
• Das sehr kleine Trägheitsmoment begünstigt das schnelle Start-/Stopp-Verhalten.
• Durch die eisenlose Bauart entsteht kein magnetisches Rastmoment.
• Die Motoren laufen mit geringem Stromverbrauch.
• Es gibt sie mit Encoder sowie Stirnrad- bzw. Planetengetriebe.

Bauartlich bestehen sie aus einer Spuleneinheit mit einem Schlitten und dem Magnetjoch. Darin bewegt sich die Spule. Durch die eisenlose Spuleneinheit entstehen zwischen dieser und dem Magnetjoch keine Anziehungskäfte. Das wiederum vermeidet das Cogging von Motoren mit Eisen. Cogging ist das Rastmoment oder die sogenannte Polfühligkeit (cogging torque). Bei diesen variiert während des Betriebs der magnetische Widerstand (etwa durch einen geänderten Luftspalt bei dem Wechsel des Ankerzahns auf die Ankernut), die auf den Anker wirkenden Kräfte ändern sich also. Dieser Effekt ist unerwünscht bis auf seine Ausnutzung in Reluktanzmotoren. Wo er gänzlich vermieden werden soll, setzt man eisenlose Motoren ein. Bei Eisenmotoren mit Cogging führen die Rastmomente zu schwankenden Drehmomenten, der Lauf wird unruhiger vor allem bei kleinen Drehzahlen. Auch bleibt der Rotor nur in einer ganz bestimmten Stellung stehen, wenn die Maschine abgeschaltet wurde. Durch den eisenlosen Anker verschwindet das Rastmoment.

Eisensatzgebiete der DC Motoren eisenlos
Der Einsatz ergibt sich unter anderem durch die kleine, kompakte Bauart und das geringe Eigengewicht. Die Spuleneinheiten dieser Motoren sind sehr leicht. Damit werden die eisenlosen Linearmotoren bevorzugt bei dynamischen Applikationen eingesetzt. Hier kommt es auf schnelle Beschleunigungen, hohe Taktzeiten und höchste Positioniergenauigkeit an. Davon profitieren unter anderem folgende Bereiche:

• Flachbildschirm-Herstellung
• Halbleiterindustrie
• Inspektionsachsen
• optische Industrie
• Laborautomation
• Medizintechnik und Life Science
• Ultrapräzisionsachsen

Als vorteilhaft gelten hohe Drehmomente und Leistungen bei maximalem Gleichlauf. Es gibt noch mehr Vorteile durch die ringförmige Geometrie. Diese ermöglicht besser integrierbare Maschinendesigns. Auch ist die Trägheit beim Anlauf sehr gering, das Verhältnis zwischen dem Gewicht der Motoren und ihrem Drehmoment fällt sehr gut aus. Die verschiedenen Größen und Leistungsklassen dieser Motoren bieten für etliche Anwendungsfälle den passenden eisenlosen DC Motor.