Welche Motorten gibt es?

In der Welt der Motoren gibt es vier Haupttypen: Wechselstrommotoren, Gleichstrommotoren, Servomotoren und Schrittmotoren.Jedes hat einzigartige Eigenschaften und unterschiedliche Anwendungen, Vorteile und Einschränkungen.

Von der allgemeinen Verwendung in Haushaltsgeräten und Industriemaschinen bis hin zur präzisen Steuerung von Robotern und CNC-Werkzeugmaschinen – lassen Sie mich erkunden, was diese vier Motoren zu bieten haben.

Was ist ein Wechselstrommotor?

Ein Wechselstrommotor ist eine Art Elektromotor, der ein elektromagnetisches Induktionsphänomen nutzt.Ein Wechselstrom treibt diesen Elektromotor an.

Es handelt sich um eine Art elektrischer Strom, der periodisch seine Richtung umkehrt und seine Stärke im Laufe der Zeit kontinuierlich ändert.

Dieser Strom steht im Gegensatz zum Gleichstrom oder „DC“, der nur in eine Richtung fließt.Ein Wechselstrommotor kann eine vergleichsweise effiziente Methode zur Erzeugung mechanischer Energie aus einem einfachen elektrischen Eingangssignal bieten.

Ein Wechselstrommotor besteht üblicherweise aus zwei wesentlichen Teilen: einem Stator und einem Rotor.Der Stator bleibt draußen und ist der stationäre Teil des Motors.Es verfügt über Spulen und wird mit Wechselstrom versorgt, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.

Der Rotor bleibt im Inneren und ist der rotierende Teil des Motors.Es erzeugt ein zweites rotierendes Magnetfeld, indem es an der Abtriebswelle befestigt wird.Permanentmagnete, Reluktanzmagnete oder elektrische Wicklungen können das Rotormagnetfeld erzeugen.

1. Wie funktioniert ein Wechselstrommotor?

Um zu verstehen, wie ein Wechselstrommotor genau funktioniert, müssen wir seine wesentlichen Eigenschaften kennen.Ein Wechselstrommotor unterscheidet sich von vielen anderen Motortypen, insbesondere Gleichstrommotoren.Der wesentliche Grund dafür ist jedoch die Tatsache, dass es explizit mit Wechselstrom betrieben wird.

Ein Wechselstrom oder eine Wechselladung ist ein Strom, dessen Flussrichtung in einem Stromkreis in regelmäßigen Abständen umgekehrt wird.Dies bedeutet auch, dass sich die Spannung in einem Wechselstromkreis periodisch ändert, während ein Gleichstromkreis relativ konstant bleibt.

Nun ist der Wechselstrommotor auf ein Gerät angewiesen, das als Lichtmaschine bezeichnet wird, um diese wechselnde Ladungsrichtung zu erzeugen.Es handelt sich um einen speziellen Stromgeneratortyp.Wenn Strom durch eine sich drehende Welle, den Rotor, geleitet wird, entsteht in diesem Generator normalerweise ein elektromagnetisches Feld oder EMF.

Währenddessen dreht sich der Stator um sich selbst oder innerhalb eines Satzes statischer Drahtspulen.Wenn sich der Rotor relativ zum Stator dreht, ändert die resultierende EMK an bestimmten Punkten relativ zum Stator die Richtung oder Polarität.

Dies geschieht, weil es durch einen geladenen Rotor erzeugt wird, der sich um eine feste Achse dreht.Aufgrund der Polaritätsumkehr erfolgt die periodische Umkehr der Stromrichtung in einem Wechselstrommotor in regelmäßigen und vorhersehbaren Abständen.

All dies kann mit einem Kolben oder Paddel verglichen werden, der Wasser durch ein Kanalsystem bewegt.Wenn der Kolben Wasser mit konstanter Geschwindigkeit hinein- und herausbewegt, drückt er das Wasser abwechselnd durch die Leitung hin und her.

2. Vorteile von Wechselstrommotoren

Als Pionier in der Herstellung von Motoren versteht DHmotor die zahlreichen Vorteile, die unsere Wechselstrommotoren Industrien auf der ganzen Welt bringen können.Schauen Sie sich einige davon an

Dauerhaft

Wechselstrom-Elektromotoren sind äußerst langlebig, da sie im Gegensatz zu den meisten Gleichstrommotoren keine Bürsten haben.Bürsten können sich schnell abnutzen und machen eine regelmäßigere Wartung erforderlich.

Da Wechselstrommotoren dieses Problem nicht haben, haben sie in der Regel eine lange Lebensdauer und werden von denjenigen bevorzugt, die eine Lösung mit extrem langer Lebensdauer suchen.

Geringer Stromverbrauch für den Start erforderlich

Da für den Start nur eine geringe Leistung erforderlich ist, können Wechselstrommotoren ihre Leistung gleichmäßiger verteilen und während des gesamten Betriebs ein konstantes Leistungsniveau aufrechterhalten.

Es verringert auch die Gefahr eines Durchbrennens, das auftreten kann, wenn ein Motor beim Starten überlastet wird.

Kontrollierte Beschleunigung

Die kontrollierte Beschleunigung von Wechselstrommotoren ermöglicht eine gleichmäßige und kontrollierte Bewegung, was für viele anspruchsvolle Anwendungen auf der ganzen Welt von entscheidender Bedeutung ist.

Es reduziert auch den Verschleiß, da die Geschwindigkeit nicht abrupt ansteigt und abnimmt und somit weniger Druck auf den Motor ausgeübt wird.

Eine kontrollierte Beschleunigung ist besonders wichtig für Anwendungen wie Wohnwagen-Mover, bei denen die Geschwindigkeit stabil und konstant bleiben muss, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren.

3. Nachteile des Wechselstrommotors

• Zu den Nachteilen des Wechselstrommotors gehören die folgenden.
• Das Anlaufdrehmoment dieses Motors ist sehr gering
• Bei niedrigen Geschwindigkeiten funktioniert es nicht
• Schlechte Positionierungskontrolle
• Begrenzte Geschwindigkeit durch die Frequenzversorgung

4. Anwendung eines Wechselstrommotors

• Haushaltsgeräte
• Computers
• Ventilatoren und Klimaanlagen
• Hydraulik- und Bewässerungspumpen
• Transportausrüstung

Diese Motoren werden in Elektrowerkzeugen, Uhren, Festplattenlaufwerken, Lüftern, Gebläsen, Pumpen, Kompressoren, Kompressorantrieben, Fördersystemen, Audio-Plattenspielern, Haushaltsgeräten, Waschmaschinen und Industriebereichen eingesetzt.

Was ist ein Gleichstrommotor?

„Gleichstrommotor ist ein elektrisches Gerät, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt.“Basierend auf dem Gleichstrommotor in voller Form verwendet das Gerät Gleichstrom (DC) für seinen Betrieb.

Im Inneren des Motorgehäuses befindet sich eine rotierende Komponente, die Ankerspule genannt wird und von starken Permanentmagneten umgeben ist.

Wenn über einen elektrischen Drehschalter, der als Kommutator bezeichnet wird, Strom an den Anker angelegt wird, interagiert das vom Anker erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld des stationären Magneten, um ein Drehmoment auf den Anker auszuüben und ihn zu drehen.

In diesem Artikel stellen wir Ihnen Gleichstrommotoren ausführlicher vor. Eine umfassende Anleitung zu Gleichstrommotoren. Sie können darauf klicken, um mehr zu erfahren.

1. Wie funktioniert ein Gleichstrommotor?

Der Rotor befindet sich normalerweise im Inneren des Motors, während der Stator außen angebracht ist.Der Rotor enthält Spulenwicklungen, die mit Gleichstrom betrieben werden, und der Stator enthält entweder Permanentmagnete oder elektromagnetische Wicklungen.

Wenn der Motor mit Gleichstrom betrieben wird, entsteht im Stator ein Magnetfeld, das die Magnete am Rotor anzieht und abstößt.Dadurch beginnt sich der Rotor zu drehen.Um den Rotor am Laufen zu halten, verfügt der Motor über einen Kommutator.

Wenn sich der Rotor mit dem Magnetfeld ausrichtet, hört er auf, sich zu drehen, aber in diesem Fall würde der Kommutator den Strom durch den Stator umkehren und auf diese Weise das Magnetfeld umkehren.Auf diese Weise kann sich der Rotor weiterdrehen.Unten finden Sie ein Diagramm, das schematisch die Funktionsweise des Gleichstrommotors zeigt.

2. Vorteile des Gleichstrommotors

• Sie eignen sich für Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen
• Sie haben eine einstellbare Geschwindigkeit
• Sie bieten eine große Bandbreite an Geschwindigkeitsregelungen sowohl unterhalb als auch oberhalb der Nenngeschwindigkeit
• Sie haben ein sehr hohes und starkes Anlaufdrehmoment
• Sie werden in Geräten wie elektrischen Zügen und Kränen eingesetzt, bei denen die Ausgangsbedingungen eine überwältigende Belastung darstellen
• Sie sind erschwinglicher
• Ihre Wartung ist einfach und nimmt wenig bis gar keine Zeit in Anspruch

3. Nachteile des Gleichstrommotors

• Gleichstrommotoren haben hohe Anschaffungskosten.
• Aufgrund des Vorhandenseins von Bürsten und Kommutatoren sind die Wartungskosten hoch und der Betrieb erhöht sich.
• Aufgrund der Funkenbildung an den Bürsten können Gleichstrommotoren nicht unter explosionsgefährdeten und gefährlichen Bedingungen betrieben werden.
• Mit zunehmender Drehzahl vibriert die Welle und der Anker wird beschädigt.
• Um den Motor mit Strom zu versorgen, sind Umrichter erforderlich.

4. Anwendungen von Gleichstrommotoren

Gleichstrommotoren (Serienmotoren) werden dort eingesetzt, wo ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich ist und eine Drehzahländerung möglich ist.Reihenmotoren werden in Traktionsanlagen, Kränen, Luftkompressoren, Vakuumkompressoren, Nähmaschinen usw. eingesetzt.

Gleichstrommotoren (Shunt) sind ein spezieller Motortyp, der dort eingesetzt wird, wo eine konstante Drehzahl erforderlich ist.Diese Motoren werden in Gebläsen, Webmaschinen, Spinnmaschinen, Aufzügen usw. eingesetzt.

Was ist ein Servomotor?

Ein Servomotor ist ein Motortyp, der sich mit großer Präzision drehen kann.Normalerweise besteht dieser Motortyp aus einem Steuerkreis, der eine Rückmeldung über die aktuelle Position der Motorwelle liefert. Diese Rückmeldung ermöglicht eine hochpräzise Drehung der Servomotoren.

 

Wenn Sie ein Objekt in einem bestimmten Winkel oder Abstand drehen möchten, verwenden Sie einen Servomotor.Es besteht lediglich aus einem einfachen Motor, der über einen Servomechanismus läuft.Wenn der Motor von einer Gleichstromquelle gespeist wird, spricht man von einem Gleichstrom-Servomotor, und wenn es sich um einen Wechselstrommotor handelt, spricht man von einem Wechselstrom-Servomotor.

1. Vorteile des Servomotors

Höhere Ausgangsleistung: Ein Servomotor erzeugt eine hohe Ausgangsleistung.Wenn Sie sich mit intensiven mathematischen Problemen beschäftigen, können Sie die Leistung unabhängig berechnen, Sie können die Arbeit aber auch einem Servoantrieb überlassen.

Beschleunigtes Drehmoment: Wenn Sie sich die Unterschiede zwischen einem Servo- und einem Schrittmotor ansehen, werden Sie feststellen, dass ein Servomotor aufgrund seines hohen Drehmomentverhältnisses Lasten beschleunigen kann.Das erhöhte Drehmoment wird durch die Verwendung von Getrieben zusammen mit den Motoren erzielt, um eine zuverlässige Geschwindigkeit zu gewährleisten.

Kurzzeitmanagement: Ein hervorragendes Detail eines Servomotors ist, dass er so viel Strom wie nötig verbraucht, was bedeutet, dass er keine zusätzliche Energie verbraucht, was eine effiziente Leistungs- und Drehmomentnutzung über kürzere Zeiträume ermöglicht.

2. Nachteile des Servomotors

• Komplizierter Controller
• Die Steuerung des Motors kann eine Herausforderung sein.Sie müssen die PID-Parameter (Proportional-Integral-Derivat) festlegen, während Sie sie anpassen, was für viele eine komplizierte Aufgabe sein kann.
• Möglicher Schaden durch Überlastung
• Ein Motor ist möglicherweise anfälliger für Schäden aufgrund von Überlastung, da das Spitzendrehmoment auf nur ein Prozent Arbeitszyklus begrenzt ist.

Höhere Kosten

Schließlich ist es wahrscheinlich, dass die Installation eines Servomotorsystems teurer ist als die eines Schrittmotors.Wenn die Aufgabe nur minimale Geschwindigkeit und Genauigkeit erfordert, ist ein Schrittmotor möglicherweise die beste Wahl.Für anspruchsvollere Einsätze ist ein Servo jedoch den Mehrpreis wert.

3. Anwendungen von Servomotoren

Servomotoren haben ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Bereichen und Branchen.Einige der häufigsten Anwendungen sind:

Robotik: Servomotoren werden verwendet, um Roboterarme, -beine, -gelenke, -greifer usw. mit präziser Bewegung und Kraft zu versorgen. Sie ermöglichen es Robotern, Aufgaben wie Aufnehmen, Platzieren, Schweißen, Zusammenbauen usw. auszuführen.

CNC-Maschinen: Servomotoren werden zum Antrieb der Achsen von CNC-Maschinen wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Oberfräsen usw. verwendet. Sie ermöglichen CNC-Maschinen die Durchführung präziser und komplexer Bearbeitungsvorgänge wie Schneiden, Bohren, Gravieren usw.

Automatisierte Fertigung: Servomotoren werden zur Steuerung der Bewegung und Position verschiedener Komponenten und Geräte in automatisierten Fertigungssystemen wie Förderbändern, Zuführungen, Be- und Entladevorrichtungen usw. eingesetzt. Sie ermöglichen automatisierten Fertigungssystemen eine hohe Produktivität und Qualität.

Medizinische Geräte: Servomotoren werden zum Betrieb verschiedener medizinischer Geräte und Instrumente wie Operationsroboter, Scanner, Pumpen, Beatmungsgeräte usw. verwendet. Sie ermöglichen es medizinischen Geräten, präzise und sichere Operationen und Behandlungen durchzuführen.

 

Was ist ein Schrittmotor?

Schrittmotoren sind eine Art Elektromotor, der sich nicht kontinuierlich, sondern in präzisen, kleinen Schritten oder Schritten bewegt.In einer anderen Definition ist ein Schrittmotor ein bürstenloser, synchroner Elektromotor, der digitale Impulse in mechanische Wellendrehung umwandelt.

Sie werden häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, die eine präzise Bewegungssteuerung erfordern, wie etwa Robotik, 3D-Druck, CNC-Maschinen und automatisierte Produktionslinien.

 

1. Vorteile des Schrittmotors

Flexibilität: Schrittmotoren bieten Flexibilität in der Anwendung für ein breites Anwendungsspektrum, da das Design des Schrittmotors ein konstantes Haltedrehmoment ermöglicht, ohne dass der Motor mit Strom versorgt werden muss.

Größeres Drehmoment: Das Drehmoment eines Schrittmotors gleicher Größe wie ein Servomotor ist bei niedrigeren Drehzahlen größer als das eines Servomotors.

Günstiger als Servomotoren: Der Schrittmotor wird oft in einem Open-Loop-System verwendet, das keine Positions- oder Drehmomentrückmeldung erfordert, was die Steuerung des Schrittmotors einfacher und kostengünstiger macht.Der Schrittmotor selbst ist der Positionsgeber.

Ausgezeichnetes Drehmoment bei niedriger Drehzahl: Schrittmotoren bieten ein hervorragendes Drehmoment bei niedriger Drehzahl, was bedeutet, dass der Motor viele Lasten antreiben kann, ohne dass zusätzliche Getriebe oder Getriebemechanismen verwendet werden müssen.

2. Nachteile des Schrittmotors

Begrenzter Geschwindigkeitsbereich: Einer der größten Nachteile von Schrittmotoren ist ihr begrenzter Geschwindigkeitsbereich.Sie eignen sich hervorragend für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit, haben jedoch Schwierigkeiten, hohe Geschwindigkeiten effizient aufrechtzuerhalten.

Mit zunehmender Drehzahl nimmt die Drehmomentabgabe rapide ab, was zu einem Phänomen führt, das als „Cogging“ bekannt ist.Diese Einschränkung schränkt ihren Einsatz in Anwendungen ein, die eine kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsrotation erfordern.

Fehlende gleichmäßige Bewegung: Schrittmotoren erzeugen Bewegungen in diskreten Schritten, was bei bestimmten Anwendungen zu einem spürbaren „Schritt“-Effekt führen kann, insbesondere bei langsamen Bewegungen.

Diese Eigenschaft kann zu Vibrationen und Geräuschen führen und macht sie daher ungeeignet für Anwendungen, die sanfte und leise Bewegungen erfordern, wie z. B. hochwertige Kamera-Gimbals.

Resonanzprobleme: Schrittmotoren sind anfällig für Resonanz, ein Phänomen, bei dem mechanische Vibrationen zu einem Verlust der Genauigkeit und sogar zu fehlenden Schritten führen können. Die Kontrolle der Resonanz kann eine Herausforderung sein und erfordert oft zusätzliche Dämpfungsmechanismen oder ausgefeilte Steuerungsalgorithmen.

3. Anwendungen von Schrittmotoren

Schrittmotoren werden häufig in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt, die eine präzise Bewegungssteuerung erfordern.

Robotik: Schrittmotoren werden in verschiedenen Roboteranwendungen eingesetzt, darunter Roboterarme, Greifer und mobile Roboter.Für diese Anwendungen ist die präzise Bewegungssteuerung durch Schrittmotoren unerlässlich.

CNC-Maschinen: Schrittmotoren werden häufig in CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) zur präzisen Steuerung des Schneidwerkzeugs verwendet.Der Schrittmotor sorgt für eine genaue Positionierung, die für eine qualitativ hochwertige Bearbeitung entscheidend ist.

3D-Druck: Schrittmotoren werden häufig in 3D-Druckern zur genauen Steuerung des Druckkopfs und der Bewegung des Druckbetts eingesetzt.

Textilindustrie: Schrittmotoren werden in Textilmaschinen zur präzisen Steuerung des Stoffvorschubs und der Bewegung des Webkopfes eingesetzt

Was sind die Unterschiede zwischen diesen vier Motortypen?

1. Stabilität

Wenn Stabilität erforderlich ist, sollten Sie sich für Schrittmotoren entscheiden.Servomotoren neigen dazu, auch im Stillstand zu pulsieren. Wenn Sie also eine Situation haben, in der der Motor eine Last ruhig halten muss, oder eine andere Anwendung, bei der mangelnde Stabilität den Prozess beeinträchtigen könnte, sollten Sie im Allgemeinen einen Schrittmotor verwenden.

2. Drehmoment

Gleichstrommotoren, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, ein hohes Drehmoment zu erzeugen, sind wertvoll für Anwendungen, bei denen eine Drehzahlregelung unerlässlich ist. Diese Art von Elektromotor kann, oft im Vergleich zu seinem Gegenstück, dem Wechselstrommotor, ein konstanteres und stabileres Drehmoment über verschiedene Drehzahlbereiche hinweg liefern .

Im Allgemeinen reagieren Gleichstrommotoren im Vergleich zu Wechselstrommotoren schneller auf Laständerungen. Wechselstrommotoren hingegen eignen sich hervorragend für Szenarien, in denen ein variables Drehmoment und eine hohe Drehzahl erforderlich sind.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass bei Wechselstrommotoren typischerweise Schlupf und Induktionsstromverluste auftreten, was zu Effizienzproblemen führt.

Im Gegensatz dazu gelten Gleichstrommotoren, eine Schlüsselkategorie im Spektrum der Wechselstrommotoren und Gleichstrommotoren, aufgrund ihrer Verwendung von Permanentmagneten als etwa 30 Prozent effizienter.

Beim Vergleich zwischen Schritt- und Servomotoren zeigt sich oft, dass man mit einem Schrittmotor in etwa das gleiche Drehmoment erzielen kann wie mit einem Servomotor.

Servos bieten im Allgemeinen eine höhere Leistung, eine flexiblere Geschwindigkeitskurve und ein zeitabhängiges Spitzendrehmoment.Dennoch kann ein optimierter Schrittmotor in vielen Wechselstrommotor- und Gleichstrommotoranwendungen in der Regel die gleiche Aufgabe kostengünstiger ausführen.

Abschluss

Es ist aufschlussreich, in diesem Test mehr über die vier Motortypen zu erfahren.Wenn Sie sich immer noch fragen und sich nicht sicher sind, welcher Motor unter allen der beste ist, ist es Tatsache, dass jeder aufgrund seiner einzigartigen Anwendung und funktionalen Rolle am besten geeignet ist. Die Lektüre dieses Beitrags wird Ihnen dabei helfen, die richtige Wahl zu treffen.