Inhalt
- So funktioniert ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor
- So funktioniert ein "bürstenloser" Gleichstrommotor
- Vorteile von "bürstenlosen" Motoren
- Vorteile "gebürsteter" Gleichstrommotoren
Gebürstete und bürstenlose Gleichstrommotoren unterscheiden sich in der Art und Weise, wie der elektrische Strom auf den Kommutator oder die Elektromagneten übertragen wird, die bewirken, dass sich der Rotor weiter dreht. Bei einem Bürstenmotor wird der Strom im Wesentlichen mechanisch über Metallbürsten übertragen, während bei einem bürstenlosen Motor der Rotor ohne physische Kontakte elektronisch gedreht wird.
So funktioniert ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor
Gleichstromelektromotoren funktionieren durch die Erzeugung von Magnetfeldern, deren Anziehung und Gegenkraft einen zentralen Rotor in Drehung versetzt. Bei einem Bürstenmotor sind feststehende Magnete auf beiden Seiten eines rotierenden Elektromagneten angeordnet, wobei einer auf einen positiven Pol und der andere auf einen negativen ausgerichtet ist. Der Elektromagnet besteht aus einer Reihe von Spulen (normalerweise drei, die an äquidistanten Punkten um den Rotor angeordnet sind), die als Kommutator bezeichnet werden. Wenn Elektrizität durch diese Spulen geleitet wird, erzeugen sie ihr eigenes Magnetfeld, das abgestoßen und von den Magnetfeldern angezogen wird, die von den festen Magneten erzeugt werden. Strom wird durch Metallbürsten, die sich zusammen mit dem Rotor drehen, zu den Spulen des Kommutators übertragen. Beim Einschalten des Motors wird Strom zu den Elektromagneten geleitet, deren Magnetfelder von einem festen Magneten abgestoßen und von einem anderen angezogen werden, wodurch sich der Rotor dreht. Wenn sich der Rotor dreht, kommen die Metallbürsten in Reihe mit jeder Spule in Kontakt und kommen außer Kontakt, so dass der Widerstand und die Anziehungskraft zwischen den resultierenden Magnetfeldern und den Feldern der statischen Magnete den Elektromagneten in Drehung hält.
So funktioniert ein "bürstenloser" Gleichstrommotor
Bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor sind die Positionen der festen Magnete und der elektromagnetisierten Spulen umgekehrt. Die festen Magnete sind jetzt auf dem Rotor und die Spulen in dem umgebenden Gehäuse angeordnet. Der Motor funktioniert über Strom, der in Reihe durch jede umgebende Spule fließt, wodurch die Felder der festen Magnete abgestoßen und angezogen werden und der Rotor, an dem sie befestigt sind, beim Drehen verbleibt. Damit ein Motor dieser Art funktioniert, müssen die Spulen des Kommutators mit den feststehenden Magneten synchronisiert bleiben, damit die Felder ständig entgegengesetzt sind und der Rotor sich weiter dreht. Dies erfordert eine elektronische Steuerung oder einen Mikroprozessor, um das Anlegen von Strom an jede elektromagnetische Spule zu koordinieren.
Vorteile von "bürstenlosen" Motoren
Der Hauptvorteil bürstenloser Motoren besteht darin, dass die Stromübertragung zum Kommutator nicht mechanisch ist. Da Bürstenmotoren vom physischen Kontakt der Metallbürsten mit den Spulen des Kommutators abhängen, unterliegen sie einem Wirkungsgradverlust aufgrund der Reibung mit den Kontakten und auch, wie alle mechanischen Teile, einem Verschleiß an den Bürsten und den Anschlüssen nach lange Nutzungsdauer. Bürstenlose Motoren werden weniger heiß (aufgrund fehlender Reibung) und können mit höheren Drehzahlen betrieben werden (da große Hitze die Magnetfelder beeinträchtigt).
Vorteile "gebürsteter" Gleichstrommotoren
Der Hauptvorteil von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren besteht darin, dass sie billiger und einfacher zu konstruieren und zu warten sind als bürstenlose Motoren, da der Mechanismus weniger kompliziert ist.