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Der bürstenlose Gleichstrom (DC)-Motor

bekommt die Pole elektronisch gewechselt. Die Erreger- Spulen sind immer im Stator und der Permanent- Magnet ist im Rotor. Streng genommen sind das natürlich auch (Niederspannungs-) Drehstrom-Motoren, da eine Elektronik aus der angelieferten Gleichspannung (DC) die 3 (oder 4 oder mehr) Phasen erzeugt und steuert.

 

Rechts sehen Sie die "primitivste" (- einfacher gehts nicht mehr -) Version des bürstenlosen DC Motors aus einem extrem günstigen PC Lüfter. Darunter den Rotor als Außenläufer mit dem Lüfterrad. Soetwas kostet in China weniger als 1 Dollar !!!

 

Die Verbesserung : Der Servomotor
Es gibt diese "brushless" DC Motoren für eine Drehrichtung als 2polige, als 3polige und mehrpolige Motoren. Dabei kann der Rotor innen im Stator liegen oder als Außenläufer außen herum drehen. Dieser "normale" DC brushless Motor wurde dann für beide Drehrichtungen zum Servo Motor weiter entwickelt. Deshalb unterscheiden wir den einfachen DC brushless Motor und den DC Servo Motor.

 

Ein "Servo System" wird immer dann so genannt, wenn es sich um einen geschlossenen Regelkreis handelt, also z.B. wenn der Motor gesagt bekommt, in welcher Richtung und wie schnell er zu drehen hat und dieses gleichzeitig von der Elektronik überprüft und sofort nachgeregelt (korrigiert) wird.

Weltbekannt sind die edlen und teuren Papst- Aussenläufer- Motoren

Dabei sollte der Elektronik zu jeder Zeit die aktuelle Position des Rotors über sogenannte Hall-Sensoren bekannt sein (Hall-Effekt benannt nach Edwin Herbert Hall - entdeckt 1879). Der Aufwand ist natürlich ungleich höher. Heutzutage ist für kleine Servo Motoren die Steuerelektronik komplett in einem einzigen Chip untergebracht. Für größere Motoren sind die Leistungstransistoren als separate Chips verfügbar.

 

Konstruktiv kann man den Rotor vom Durchmesser recht groß machen und nach innen oder sogar nach außen legen. Das ergibt ein sehr hohes Drehmoment bei kleiner Bauhöhe.

Die Vorteile

Der büstenlose Motor läuft sehr leise und läßt sich sehr genau von ganz langsam (nicht alle) bis ganz schnell elektronisch regeln. Dazu hat er erheblich mehr Kraft bei gleichen Abmessungen oder aber einen geringeren Stromverbrauch mit weniger Verlustleistung. Und er hat keine ernsthaften mechanischen Verschleißteile.

Servo Motoren mit und ohne Hall Sensoren

Die "Nachteile"

  • Der Nachteil der "Bürstenlosen" ist, der Motor bleibt nicht stehen, wenn die Spannung weg ist. Er muß gezielt abgebremst, gestoppt und dann eingefroren werden.
  • Durch den höheren Aufwand und dem damit deutlich höheren Preis können diese bürstenlosen DC Motoren nur in anspruchsvollen Geräten eingesetzt werden.
  • Die Auswahlkriterien für die bürstenlosen Gleichstrom- Servo- Motoren sind meist "extrem präzise stufenlose Geschwindigkeit" bei sich stetig ändernder Last im geschlossenen Regelkreis mit Prozessorsteuerung.
  • Dazu kommt bei Servo-Motoren noch die schnelle Laufrichtungsumkehr mit exakt kontrollierter Zugkraft insbesondere bei zwei gekoppelten Servo-Motoren - geht aber nur mit Hall Sensoren

 

 

Es gibt natürlich auch sehr sehr preiswerte Vertreter dieser Gattung wie rechts auf dem Bild der Servo-Motor aus einem Travan billig Teil. Der hat jetzt keine Hall-Sensoren.

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