Antriebstechnik Wiki

Ein einfacher Elektromotor besteht aus einem festen magnetischen Teil, dem sogenannten Stator und dem rotierenden Bauteil, dem Rotor. Der Stator ist ein mit dem Motorgehäuse fest verbundener, unbeweglicher Dauermagnet. Zwischen den Polen befindet sich der Rotor. Der Rotor ist ein Anker, der mit lackierten Kupferdrähten umwickelt ist. Durch den Kommutator, bestehend aus zwei gegeneinander isolierten Hälften eines Schleifrings, wird Strom auf den Rotor zugeführt. An den beiden Enden des Kommutators werden die Schleifkontakte mit der Stromquelle verbunden. Sobald der Strom durch die Rotorspulen fließt, fängt der Rotor an, sich zu drehen. Nach jeder halben Umdrehung sorgt der Kommutator für eine Umpolung des Stroms. Dadurch werden die Magnetpole des Rotors vertauscht. Durch die immer wiederkehrende Umpolung rotiert die Welle des Motors.

igus bietet ein breites Portfolio an Elektromotoren für die Automatisierungs‑ und Antriebstechnik, die speziell auf den Einsatz mit Linearachsen und mechatronischen Systemen abgestimmt sind. Zum Sortiment gehören Gleichstrommotoren (DC‑Motoren), bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren), Schrittmotoren sowie spezielle Lösungen wie Spindelmotoren und Linearaktuatoren.

Die Motoren sind in verschiedenen Baugrößen, Leistungsstufen und Ausführungen erhältlich und können je nach Anwendung mit passenden Steuerungen und Reglern kombiniert werden. Dadurch eignen sie sich für einfache Positionieraufgaben ebenso wie für dynamische, präzise oder kontinuierliche Bewegungen in Industrie‑, Maschinenbau‑ und Automatisierungsanwendungen.

Es gibt drei verschiedene Arten von Schrittmotoren, den permanenterregten Schrittmotor, den Reluktanz-Schrittmotor und die Kombination beider Motoren, der Hybridschrittmotor. igus bietet ausschließlich den Hybridschrittmotor an. Dieser vereint die Vorzüge beider Motoren.

Der Schrittmotor kann ein hohes und volles Drehmoment im Stillstand aufbringen und besitzt einen genauen Schrittwinkel. Des Weiteren besitzt der Schrittmotor ein Haltemoment. Der Nachteil eines Schrittmotors ist der hohe Energiebedarf, da er immer bei maximalem Strom arbeitet. Durch eine Motorsteuerung kann diesem aber entgegengewirkt werden. Durch einen Drehgeber und dem Close Loop, die beide an der Anwendung angepasst sind, wird nur der benötigte Strom verbraucht. Hauptsächlich wird der Hybridschrittmotor in der Industrie für Positionieraufgaben eingesetzt, die eine präzise Bewegungskontrolle erfordern.

DC-Motoren sind einfache Elektromotoren, die mit Gleichspannungen betrieben werden. Das heißt, dass diese auch mit einfachen Batterien betrieben werden können. Gleichstrommotoren besitzen zwei Anschlüsse, einen für Plus und einen für Minus. Somit muss für eine andere Drehrichtung der Welle des DC-Motors nur die Anschlüsse der Zuleitung vertauscht werden.

DC-Motoren sind wegen ihrer einfachen Bauweise kostengünstig. Der Nachteil an DC-Motoren ohne Motorsteuerung ist, dass diese bei erhöhtem Drehmoment nicht automatisch abschalten, sondern bis zum Stillstand immer mehr Strom ziehen. Liegt eine Blockade dauerhaft an, könnte der Motor thermisch beschädigt werden.

Bürstenlose Gleichstrommotoren, auch BLDC-Motoren genannt, sind Motoren, die keine Kohlebürsten besitzen. BLDC-Motoren arbeiten prinzipiell wie Drehstrom-Synchronmotoren. Dies gelingt durch eine elektrische Schaltung, welche die Spulen nacheinander ansteuert.
Der Vorteil von bürstenlosen Gleichstrommotoren ist, dass sie durch die fehlenden Kohlebürsten die Lebensdauer deutlich verlängert und wartungsfrei sind. Generell sind EC-Motoren für dynamische und höhere Drehzahlen einzusetzen. Der Nachteil der Motoren sind höhere Kosten im Vergleich zu Schritt- und DC Motoren.

Ist eine weniger hohe Geschwindigkeit aber dafür eine hohe Genauigkeit gefordert, werden meist Linearachsen mit Trapezgewinde eingesetzt. Auch bei hohen axialen Schubkräften ist die Linearachse mit Spindelantrieb eine gute Wahl. Aufgrund von biegekritischen Grenzdrehzahlen bei Spindeln sind der Verfahrweg (max. 1.500 mm), die Drehzahl und somit die Geschwindigkeit der Spindel stark begrenzt. Die empfohlene Drehzahlgrenze ist abhängig vom Spindeldurchmesser. Die Einsätze im Überblick:

• Beim Einsatz in der Formatverstellung
• In extremen Umgebungen (Hitze, Kälte)
• Wenn Korrosionsbeständigkeit gefordert wird
• Wenn es leise sein soll
• Bei kürzeren Verfahrwegen bis 1,5 Meter
• Bei geringer bis mittlerer Geschwindigkeit
• Bei hoher Genauigkeit

Linearachsen mit Zahnriemenantrieb sind besonders für schnelle Positionier- und Handling-Aufgaben geeignet. Lange Verfahrwege bis zu 3000 mm und hohe Geschwindigkeiten sind der Bereich für diesen Linearantrieb. Die Einsätze im Überblick:

• Wenn hohe Geschwindigkeiten gefordert sind
• Bei Verfahrwegen bis 3 Meter
• Wenn der Aufbau besonders flach sein soll
• Wenn die Positioniergenauigkeit > 0,1 mm sein darf