Elektromotor Die Welt der Gleichstrommotoren

Koco Motion ist von Gleichstrommotoren überzeugt. Daher besteht das Portfolio des Unternehmens mittlerweile zu 70 % aus DC-Modellen in unterschiedlichen Ausführungen.

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Vor ein paar Jahren noch gar nicht vorhanden, nimmt der Anteil der Gleichstrommotoren (DC) mittlerweile 70 % am gesamten Koco-Motion-Portfolio ein – Tendenz steigend. Das umfangreiche und auch kundenspezifisch ausführbare DC-Motorenprogramm des Unternehmens deckt heute einen Leistungsbereich von 0,06 W bis 1670 W ab. Für die unterschiedlichen Einsatzfälle stehen bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren in zahlreichen Ausführungen bereit. Inhaber Gerhard Kocherscheidt begründet das Wachstum so: „Das Potential für alle Arten an Gleichstrommotoren ist so riesig. Die bürstenlosen Motoren beispielsweise werden immer langlebiger und günstiger. Während sich die Baugrößen verkleinern, nimmt ihre Leistung zu.“ So verwundert es nicht, dass auch die möglichen Einsatzfälle vielfältiger werden.

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Koco Motion bietet verschiedene Arten an Gleichstrommotoren im Durchmesserbereich von 4 mm bis 130 mm – unterteilt in bürstenbehaftete und bürstenlose Motoren. Die Anforderungen an Lebensdauer und Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie die Schaltzyklen entscheiden darüber, ob ein bürstenloser oder bürstenbehafteter DC-Motor als optimaler Antrieb in Frage kommt.

Bürstenbehaftete Motoren sind als Eisenankermotoren oder eisenlos ausgeführt. Eisenlose DC-Motoren verfügen über eine freitragende Wicklung mit Edelmetall- oder Kupferkohle-Kommutierung. Komplettiert mit einem Encoder und einem Planetengetriebe können sie als Servosystem genutzt werden. Solche Kleinstmotoren eignen sich besonders für batteriebetriebene Anwendungen. Kombiniert man Eisenanker-DC-Motoren mit einem Planetengetriebe erhält man hohes Anlaufmoment. Mittels kugelgelagertem Rotor werden hier mögliche Radialkräfte aufgenommen und so die Lebensdauer des Antriebs verbessert. Die mechanische Kommutierung verfügt über 3 bis 13 Segmente. Die Bürsten unterscheiden sich in der Materialauswahl wie Kupfer/Kohle oder Edelmetall.

BLDC-Motor als Innen- oder Außenläufer

Bürstenlose, auch BLDC-Motoren genannt, sind sehr verschleißarm und bieten somit eine hohe Lebensdauer. Sie werden in zwei Bauformen angeboten: als Innenläufer und als Außenläufer. Während Innenläufer eine größere Leistungsdichte bieten, ist das Trägheitsmoment beim Außenläufer deutlich höher als bei einem baugleichen Innenläufer. Die jeweils eingesetzte Bauform hängt schließlich vom zur Verfügung stehenden Bauraum und der benötigten Performance ab, die die Anwendung erfordert.

Bürstenlose DC-Motoren gibt es mit und ohne Hallsensoren. Sie sind langlebig, kompakt und kostengünstig. Hohe Zuverlässigkeit auch bei hohen Drehzahlen sowie gutes Regelverhalten sind die besonderen Eigenschaften dieser Motorentechnologie. Auch sie können mit Encoder und Planetengetriebe aufgerüstet werden – fertig ist das Servosystem.

Die bürstenlosen DC-Motoren mit integrierter Elektronik sind eine kostengünstige Lösung für Einsatzgebiete, die eine lange Lebensdauer erfordern. Durch ihren sehr kompakten Aufbau und die integrierte Elektronik finden sie auch in den kleinsten Bauräumen Platz. Mit der stufenlosen Drehzahleinstellung lässt sich nahezu jede Geschwindigkeit einstellen.

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Neue Baugrößen eisenloser Antriebe

Im Herbst 2017 hat Koco Motion zwei neue leistungsstarke eisenlose Antriebe vorgestellt, die die bisherigen Größen nach oben ergänzen. Die neuen Glockenanker-DC-Motoren im Durchmesserbereich 30 mm und 32 mm verfügen über eine robuste Kupfer-Kohle-Kommutierung und bieten Spitzenleistungen von bis zu 200 W.

Durch die eisenlose Wicklung können die Motoren sehr schnell beschleunigen und erzielen hohe Standzeiten bei Wirkungsgraden von bis zu 90 %. Der DC-Motor 3068 bringt bei 30 mm Durchmesser und 68 mm Baulänge eine Spitzenleistung von bis zu 200 W bei einer Drehzahl von 4000 min^-1 auf. Der DC-Motor 3257 bietet bei 24 V eine Leistung von 85 W.

Beide Motoren eignen sich für den Einsatz in batteriebetriebenen Anwendungen wie in Werkzeugen, medizintechnischen Handgeräten oder in der Automatisierung.

Auf die Anwendung zugeschnitten

„Wir legen die Antriebe nach den Vorgaben und Anforderungen der Anwendung aus“, erklärt Geschäftsführer Olaf Kämmerling. „Dabei legen wir Wert auf die Lagerung sowie die Belastung der Motorwelle durch Unwucht oder hohe Drehzahlen.“ Bezogen auf den Anwendungsfall soll so das beste Verhältnis zwischen Durchmesser der Motorwelle und Schwungmasse ermittelt werden. „Selbstverständlich schauen wir parallel immer darauf, eine Kosten-Nutzen orientierte Lösung zu erarbeiten“, ergänzt Kämmerling.

Die Ansteuerungen der BLDC-Motoren kann für sensorlose Motoren oder für Motoren mit Hallsensoren erfolgen. Verschiedene Elektroniken lassen sich hierfür kunden- bzw. projektbezogen anpassen. So kann z.B. die Drehzahlregelung über ein PWM-(Puls-Weiten-Modulation-) oder Analogsignal erfolgen. Auch die Steuerspannung ist kundenspezifisch anpassbar, und es kann mit fester Drehzahl gearbeitet oder die Steuerung in den Antrieb integriert werden.

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