Grundsätzlich beide Bürsten- und bürstenlose Motoren Bürstenlose Motoren wandeln elektrische Energie mithilfe der Prinzipien des Elektromagnetismus in Rotationsenergie um. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Bauweisen weisen sie jedoch deutlich abweichende Leistungseigenschaften auf. In diesem Beitrag untersuchen wir die Vorteile bürstenloser Motoren gegenüber ihren Pendants mit Bürsten.
Der Bürstenmotor, ein relativ einfacher Motortyp, war der erste Elektromotor, der in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet war. Er besteht aus einem Stator und einem Rotor. Der Stator enthält einen feststehenden Ring aus Permanentmagneten, während der im Stator befindliche Rotor aus elektromagnetischen Wicklungen besteht, die mit einem Kommutator verbunden sind. Der Kommutator, der in ständigem Kontakt mit gegenüberliegenden Bürsten steht, ermöglicht die Rotation des Rotors durch das Umschalten von Gleichstrom durch die verschiedenen Phasen der Wicklungen – ein Vorgang, der als Kommutierung bezeichnet wird.
Bürstenlose Motoren verzichten auf Bürsten und nutzen Elektronik zur Motorkommutierung. Bei diesen Motoren erfasst eine elektronische Schaltung, beispielsweise ein optischer Encoder oder Hall-Sensoren, die Position des Rotors relativ zum Stator. Anschließend wird der Strom durch die drei Phasenpaare der Statorwicklungen geleitet, wobei ein Phasenversatz von 120° zwischen den einzelnen Phasenpaaren aufrechterhalten wird. Dies gewährleistet einen ruhigen Lauf mit geringem Drehmomentwelligkeit. Diese Bauweise, die durch die Entwicklung der Halbleiterelektronik in den 1960er-Jahren ermöglicht wurde, bietet gegenüber herkömmlichen Bürstenmotoren mehrere Vorteile.
Leiserer Betrieb: Reibung und Lichtbögen in Bürstenmotoren erzeugen erhebliche Geräusche. Bürstenlose Motoren, die zur Kommutierung auf elektronische Schaltungen angewiesen sind, arbeiten deutlich leiser.
Reduzierte Wärmeproduktion: Die Reibung zwischen Bürsten und Kommutatorplatten in Bürstenmotoren führt zu einer erheblichen Wärmeentwicklung. Bürstenlose Motoren, bei denen die Reibung minimal und nur in den Rotorlagern auftritt, erzeugen deutlich weniger Wärme.
Höhere Effizienz: Bürstenlose Motoren weisen einen höheren Wirkungsgrad auf, da die Reduzierung von Geräuschen und Wärmeentwicklung die Leistungsverluste minimiert. Dieser höhere Wirkungsgrad führt zu einer effektiveren Energienutzung.
Verlängerte Motorlebensdauer: Der Bürstenverschleiß in Motoren mit Bürsten erfordert deren Austausch und damit verbundene Wartungsarbeiten. Bürstenlose Motoren hingegen weisen dieses Problem nicht auf, bieten eine längere Lebensdauer und eignen sich für Anwendungen, bei denen ein Bürstenaustausch unpraktisch ist.
Verbessertes Leistungsgewicht: Bürstenlose Motoren besitzen aufgrund weniger mechanischer Bauteile eine geringere Masse als Motoren mit Bürsten. Dadurch bieten sie ein besseres Leistungsgewicht und Drehmomentgewicht, was zu einer insgesamt verbesserten Leistung beiträgt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die technologischen Fortschritte bei bürstenlosen Motoren, die auf elektronischer Kommutierung basieren, eine Reihe von Vorteilen mit sich bringen, darunter ein leiserer Betrieb, eine geringere Wärmeentwicklung, ein höherer Wirkungsgrad, eine längere Lebensdauer und ein verbessertes Leistungsgewicht.
