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DC-Motoren

Der DC Motor / Gleichstrommotor DC Motoren, auch Gleichstrommotoren genannt, sind universell einsetzbare Elektromotoren für zahlreiche Anwendungen. DC Motoren sind seit Jahrzehnten in der... mehr erfahren »
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DC-Motoren

Der DC Motor / Gleichstrommotor

DC Motoren, auch Gleichstrommotoren genannt, sind universell einsetzbare Elektromotoren für zahlreiche Anwendungen. DC Motoren sind seit Jahrzehnten in der Anwendungstechnik nicht mehr wegzudenken. Für DC Motoren / Gleichstrommotoren gibt es unzählige Anwendungsmöglichkeiten und man findet sie zum Beispiel im Modellbau oder in Spielzeugen aber auch in Autos, Aufzügen, Bearbeitungsmaschinen oder in Robotern.

Was ist ein DC Motor / Gleichstrommotor?

Ein DC Motor / Gleichstrommotor ist eine rotierende elektrische Maschine, die mit Gleichstrom betrieben wird oder Gleichstrom erzeugt. Je nach Richtung des Leistungsflusses wird zwischen dem DC Motor / Gleichstrommotor ein Elektromotor, dem elektrische Energie zugeführt und mechanische Energie entnommen wird und dem Gleichstromgenerator, ein elektrischer Generator, dem mechanische Energie zugeführt und elektrische Energie entnommen wird, unterschieden.

Funktionsprinzip des DC Motor / Gleichstrommotor

Das zu Grunde liegende Prinzip eines jeden Elektromotors ist die Umwandlung elektrischer zu mechanischer Energie. Dies geschieht durch eine sich in Magnetfeldern drehende Welle. Im einfachsten Fall steckt auf dieser Welle ein Rotor genannter Doppel-T-Anker mit jeweils einer Spule. Diese Konstruktion sitzt in einem U-förmigen oder runden Dauermagneten, dem Stator. Fließt Gleichstrom durch die Ankerspulen des DC Motor, entstehen in jedem der beiden gegenüber- liegenden Ankerteile Magnetfelder, die sich je nach Position und Flussrichtung des Stroms, entweder von den nahen Magnetpolen abstoßen oder anziehen. Damit die einsetzende Rotation nicht schon nach einer halben Umdrehung stoppt, wird durch einen an der Welle befestigten Polwender, dem Kommutator, die Flussrichtung des Stroms in den Spulen und damit die Polarität ihrer Magnetfelder ständig umgekehrt.
DCMotor
Quelle:https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichstrommaschine#/media/
Datei:Animation_einer_Gleichstrommaschine_(Variante).gif

Neben dem DC Motor / Gleichstrommotor mit lediglich einem zweipoligen Doppel-T-Anker gibt es auch Motoren mit mehreren Ankern. Vorteil: Sie starten leichter, da die Überwindung des sogenannten Totpunkts beim zweipoligen Anker weniger Energie benötigt.

Merkmale des DC Motor / Gleichstrommotor

Das Hauptmerkmal der klassischen Gleichstrommaschinen ist ein als Kommutator oder Polwender bezeichneter mechanischer Wechselrichter, mit dessen Hilfe im Motorbetrieb im Rotor ein drehzahlabhängiger Wechselstrom erzeugt wird. Im Generatorbetrieb wandelt er die vom Rotor gelieferte Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung um. Es gibt auch Anwendungsfälle, in denen dieselbe Gleichstrommaschine zeitweise als Motor und zeitweise als Generator benutzt wird.

Vorteile eines DC Motor / Gleichstrommotor

Der DC Motor / Gleichstrommotor bietet ein gutes Anlaufverhalten und lässt sich gut regeln. Diese Motoren verfügen außerdem über ein gutes Preis-Leistungsverhältnis. Je nach Ausführung handelt es sich um einen permanent erregten oder elektrisch erregten DC Motor / Gleichstrommotor. Mit der Wahl eines bürstenlosen Gleichstrommotor verzichtet man auf ein typisches Verschleißteil, das in den gängigen Modellen dieses Motortyps anzutreffen ist.

Der permanent erregte DC Motor / Gleichstrommotor

Der permanente DC Motor / Gleichstrommotor nutzt Permanentmagnete zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Das Feld, das für die Rotation des DC Motor benötigt wird, muss so nicht mehr über den elektrischen Strom erzeugt werden. Vor allem bei kleinen Motoren optimiert dies den Wirkungsgrad, was jedoch zu Lasten des möglichen Drehzahlbereiches geschieht.

Der elektrisch erregte DC Motor / Gleichstrommotor

Der elektrisch erregte DC Motor / Gleichstrommotor arbeiten ohne Permanentmagneten. Das Magnetfeld, welches für die Erzeugung der Rotation benötigt wird, wird ausschließlich durch Spulen erzeugt. Je nach Modell kommen unterschiedliche technische Lösungen zum Einsatz.

Unterschiedliche Bauarten des DC Motor / Gleichstrommotor

Beim traditionellen DC Motor / Gleichstrommotor arbeitet ein Polwender mit per Federdruck anliegenden Kontakten, welche als Bürsten bezeichnet werden. Diese bestehen aus weichen und leitfähigen Materialien wie beispielsweise Kohle und drücken gegen die Gleitfläche des Wenders. Der wesentliche Vorteil dieses Prinzips ist die große Regelbarkeit der Leitung durch die angelegte Betriebsspannung, sowie ein sehr hoher Wirkungsgrad. Ein Nachteil ist der Verschleiß der Bürsten und Kontaktfläche durch den mechanischen Druck, der sich allerdings durch den Einsatz moderner Materialien relativiert. Im Handel sind verschiedene Varianten von DC Motor / Gleichstrommotor erhältlich, die sich durch den Anschluss an den Anker oder durch den Kummutator unterscheiden: - Der Getriebe-Motor - Der Bürstenloser Gleichstrommotor - Der Nebenschlussmotor - Der Doppelschlussmotor - Der Reihenschlussmotor

Der bürstenlose DC Motor / Gleichstrommotor

Der bürstenlose DC Motor / Gleichstrommotor ist aufgebaut wie eine Drehstrom-Synchronmaschine mit  Erregung durch Permanentmagnete. Die oft dreisträngige Drehstromwicklung wird durch eine geeignete Schaltung so angesteuert, dass sie ein wanderndes magnetisches Feld erzeugt, welches den permanenterregten Rotor mitzieht. Das Regelverhalten ähnelt weitgehend einer Gleichstrom-Nebenschlussmaschine.  Die Einsatzbereiche von bürstenlosen DC Motoren liegen beispielsweise in Antrieben für Festplattenlaufwerke, PC-Lüfter, Quadrokopter und Modellflugzeuge. Ein breites Anwendungsgebiet ist zudem die Automatisierungstechnik insbesondere für Stelleinrichtungen in Form von Servomotoren, in Gelenken von Industrierobotern, bis hin zu Antriebssystemen für Werkzeugmaschinen wie Drehmaschinen.

Anwendungsbeispiele für den DC Motor / Gleichstrommotor

Viele DIY-Projekte sind besonders dadurch reizvoll, weil sich fern- oder computergesteuert etwas bewegt. Mit Hilfe von DC Motoren werden z.B. Fahrzeuge gesteuert, mittels Pumpen Blumen gegossen oder Cocktails gemixt und Maschinen drehzahlgeregelt. In den meisten Fällen kommen dabei einfache DC Motoren zum Einsatz.

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