Was ist ein Bürstenmotor?
Ein Bürstenmotor ist ein Motor mit Schleifkontakten, sogenannten Bürsten, die den Strom zur rotierenden Welle leiten.
Bürsten werden auch in drahtgewickelten Wechselstrommotoren verwendet, aber der Begriff Bürstenmotor bezieht sich im Allgemeinen auf Gleichstrom-Bürstenmotoren.
Sie zeichnen sich durch eine einfache und kostengünstige Konstruktion und eine leichte Drehmomentsteuerung aus. Allerdings verschleißen die Bürsten durch die Rotation und müssen regelmäßig gewartet werden. Der Nachteil ist, dass sie beim Antrieb Geräusche erzeugen.
Anwendungen für Bürstenmotoren
Bürstenmotoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Verbraucherprodukten bis hin zu industriellen Anwendungen. Typische Beispiele sind:
- Kleine Bürolüfter und PC-Lüfter
- Industrieanlagen wie Kesselabzugsgebläse
- Laufmotoren für Nahverkehrszüge
- Hubmotoren für Aufzüge
Wegen ihrer geringen Kosten unter den Gleichstrommotoren werden sie in Kühlgebläsen für DC-Bürogeräte eingesetzt. Aufgrund ihrer einfachen Steuerung von Drehmoment und Drehzahl werden sie seit langem auch in beweglichen Geräten wie Zügen und Aufzügen eingesetzt.
In den letzten Jahren hat sich die Umrichtersteuerung für die Drehmomentsteuerung in mobilen Geräten durchgesetzt, da sie keine Bürsten benötigt und einfach zu warten ist. Auch bürstenlose Motoren werden immer beliebter.
Funktionsweise von Bürstenmotoren
Bürstenmotoren bestehen aus einem Rotor, einem Stator und einem Kommutator. Der Stator kann entweder eine Spule oder ein Permanentmagnet sein.
Der Stator erzeugt immer ein Magnetfeld, so das der Strom, der durch die um den Rotor gewickelte Spule fließt. Das Magnetfeld des Stators erzeugen eine elektromagnetische Kraft, die den Motor in Drehung versetzt.
Wichtig ist, dass die Bürsten mit dem Kommutator in Kontakt sind und der Spulenstrom in eine Richtung fließt.
Das Drehmoment und die Drehzahl lassen sich durch Veränderung der Stromstärke steuern.
Weitere Informationen zu Bürstenmotoren
1. Lebensdauer
Die Lebensdauer von Bürstenmotoren beträgt im Allgemeinen einige hundert bis einige tausend Stunden. Die Lebensdauer des Bürstenmotors selbst hängt dagegen von der Lebensdauer der Lager ab und liegt im Allgemeinen bei einigen zehntausend bis hunderttausend Stunden.
Bürstenmotoren drehen sich, indem sie zwischen abstoßenden und anziehenden Kräften zwischen Stator und Rotor umschalten. Damit sich der Rotor drehen kann, muss die Polarität der Magnetkraft je nach Drehwinkel umgeschaltet werden, was durch den Kommutator geschieht.
Der Motor kann einfach durch Anlegen einer Gleichspannung angetrieben werden, wodurch er einfach zu betreiben und zu verwenden ist. Die Bürsten sind mechanische Kontakte, die sich durch die Drehung abnutzen, sodass die Lebensdauer des Motors die Lebensdauer der Bürsten ist, wenn die Bürsten nicht ersetzt werden können.
2. Unterschied zu bürstenlosen Motoren
Bürstenmotoren werden auch als Gleichstrommotoren bezeichnet, da sie problemlos mit einer Gleichstromversorgung betrieben werden können. Bürstenlose Motoren hingegen werden auch als Permanentmagnet-Synchronmotoren bezeichnet. Bürstenmotoren sind einfacher zu betreiben und preiswerter als bürstenlose Motoren und können daher in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden.
Bürstenmotoren werden in vielen Anwendungen eingesetzt, aber ihre kurze Lebensdauer aufgrund von Bürstenverschleiß ist ein Nachteil. Für einen langfristigen Einsatz ist ein Austausch der Bürsten erforderlich. Bürstenmotoren können sowohl durch Gleichspannungsregelung als auch durch Ansteuerung mit PWM-Impulsen gesteuert werden.
Bürstenlose Motoren hingegen kommen ohne Kommutator und Bürsten aus und verwenden Permanentmagnete im Rotor. Das Fehlen von Bürsten bedeutet eine längere Lebensdauer. Die Lebensdauer der Lager ist die Lebensdauer eines bürstenlosen Motors.
Bürstenlose Motorantriebe können als „Rechteckantriebe“ (d. h. mit einer Rechteckschwingung betrieben) oder „Sinusantriebe“ (d. h. mit einer Sinusspannung betrieben) klassifiziert werden. Der Rechteckantrieb hat einen relativ einfachen Antriebskreis, erzeugt aber Geräusche und Vibrationen während der Rotation. Der Sinuswellenantrieb hingegen hat einen komplexeren Antriebskreis, zeichnet sich aber durch geringere Geräusche und Vibrationen während der Drehung aus.