Was ist der Unterschied zwischen einem Gleichstrommotor mit Bürsten und einem Gleichstrommotor? Diese Frage stellen sich viele Elektrotechniker und Heimwerker, insbesondere wenn sie versuchen, ein elektronisches Gerät zu bauen oder zu reparieren. Die Antwort ist nicht immer einfach, da bei der Unterscheidung zwischen diesen beiden Motortypen viele Faktoren zu berücksichtigen sind. In diesem Artikel werden wir die Unterschiede zwischen bürstenbehafteten Gleichstrommotoren und Gleichstrommotoren im Detail untersuchen, damit Sie besser verstehen, wie jeder einzelne funktioniert und welcher für Ihre spezielle Anwendung möglicherweise besser geeignet ist.
**Die Grundlagen von Gleichstrommotoren
Lassen Sie uns zunächst klären, was wir unter einem Gleichstrommotor verstehen. Im Allgemeinen ist ein Gleichstrommotor eine Art elektrische Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln soll. Es gibt viele verschiedene Konfigurationen von Gleichstrommotoren, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen.
In einem Gleichstrommotor wird elektrischer Strom einem Satz Spulen oder Wicklungen zugeführt, die in einem Magnetfeld positioniert sind. Wenn der Strom durch die Spulen fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das mit dem externen Magnetfeld interagiert und ein Drehmoment oder eine Rotationskraft erzeugt. Dieses Drehmoment wird dann auf eine mechanische Last, beispielsweise ein Rad oder Zahnrad, übertragen, die den Motor in Drehung versetzt.
Es gibt zwei Haupttypen von Gleichstrommotoren: bürstenbehaftete Gleichstrommotoren und bürstenlose Gleichstrommotoren. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren werden auch als konventionelle oder traditionelle Gleichstrommotoren bezeichnet, während bürstenlose Gleichstrommotoren manchmal als elektronisch kommutierte Motoren bezeichnet werden.
**Bürsten-Gleichstrommotoren
Konzentrieren wir uns zunächst auf bürstenbehaftete Gleichstrommotoren. Diese Motoren werden so genannt, weil sie Bürsten oder Kohleblöcke verwenden, um elektrischen Strom von der Stromquelle auf den rotierenden Anker zu übertragen. Die Bürsten stehen in direktem Kontakt mit dem Kommutator, einem segmentierten Metallring, der als Verbindung zwischen den Spulen und den Bürsten dient.
Wenn den Bürsten elektrischer Strom zugeführt wird, fließt dieser durch die Spulen und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld zieht den Anker an sich und lässt ihn rotieren. Während sich der Anker dreht, laufen seine Spulen über die Kommutatorsegmente, die den Stromfluss in einer bestimmten Reihenfolge auf verschiedene Spulen umschalten und so sicherstellen, dass sich der Anker weiterhin in die gleiche Richtung dreht.
Die Verwendung eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors bietet mehrere Vorteile. Ein Vorteil besteht darin, dass sie relativ einfach und leicht zu steuern sind und sich daher für viele Arten von Anwendungen gut eignen. Sie sind außerdem relativ kostengünstig und weit verbreitet. Darüber hinaus sind bürstenbehaftete Gleichstrommotoren in der Lage, bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment bereitzustellen, was sie ideal für Aufgaben macht, die ein hohes Maß an Präzision und Kontrolle erfordern, wie etwa Robotik oder Hobbys wie Modelleisenbahnen.
Die Verwendung eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors hat jedoch auch mehrere Nachteile. Einer der größten Nachteile besteht darin, dass die Bürsten und der Kommutator regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden müssen, da sie mit der Zeit verschleißen können. Dies kann insbesondere bei Hochleistungsanwendungen zu einer geringeren Zuverlässigkeit führen. Darüber hinaus neigen Gleichstrommotoren mit Bürsten dazu, viel elektrisches Rauschen zu erzeugen, das andere elektronische Geräte stören kann.
**Bürstenlose Gleichstrommotoren
Wenden wir uns nun den bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) zu. Wie bereits erwähnt, werden bürstenlose Gleichstrommotoren manchmal als elektronisch kommutierte Motoren bezeichnet, da sie anstelle von Bürsten und einem Kommutator elektronische Schaltkreise zur Steuerung der Motordrehung verwenden.
Bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor wird elektrischer Strom dem Stator des Motors zugeführt, einem stationären Spulensatz, der den rotierenden Rotor umgibt. Der Rotor enthält eine Reihe von Permanentmagneten, die ein Magnetfeld erzeugen, das mit dem Magnetfeld des Stators interagiert und so das Drehmoment erzeugt, das den Motor antreibt.
Um die Drehung des Motors zu steuern, wird eine elektronische Schaltung verwendet, die den Stromfluss zu verschiedenen Spulen im Stator zum richtigen Zeitpunkt umschaltet, um die Drehung des Motors in der gewünschten Richtung aufrechtzuerhalten. Dieser Vorgang wird als elektronische Kommutierung bezeichnet und macht Bürsten und Kommutator überflüssig.
Die Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors bietet mehrere Vorteile. Einer der Hauptvorteile besteht darin, dass sie zuverlässiger sind und weniger Wartung erfordern als Gleichstrommotoren mit Bürsten, da keine Bürsten verschleißen. Darüber hinaus sind bürstenlose Gleichstrommotoren tendenziell effizienter, da sie weniger Energie als Wärme verschwenden. Außerdem neigen sie dazu, weniger elektrisches Rauschen zu erzeugen, wodurch sie besser für den Einsatz in empfindlichen elektronischen Geräten geeignet sind.
Die Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors bringt jedoch auch einige Nachteile mit sich. Ein Nachteil besteht darin, dass sie aufgrund der Komplexität ihrer elektronischen Steuerkreise im Allgemeinen teurer sind als Gleichstrommotoren mit Bürsten. Darüber hinaus weisen bürstenlose Gleichstrommotoren bei niedrigen Drehzahlen tendenziell ein geringeres Drehmoment auf, wodurch sie möglicherweise weniger für Anwendungen geeignet sind, die eine präzise Steuerung erfordern.
**Abschluss
Was ist also der Unterschied zwischen einem Gleichstrommotor mit Bürsten und einem Gleichstrommotor? Der Hauptunterschied liegt in der Art und Weise, wie jeder Motor gesteuert wird. Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren verwenden Bürsten und einen Kommutator zur Übertragung von elektrischem Strom, während bürstenlose Gleichstrommotoren elektronische Schaltkreise verwenden, um die Drehung des Motors zu steuern.
Abhängig von den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung haben beide Motortypen Vor- und Nachteile. Wenn Sie ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen benötigen, ist ein Gleichstrommotor mit Bürsten möglicherweise die beste Wahl. Wenn Sie einen Motor benötigen, der zuverlässig ist und weniger Wartung erfordert, ist ein bürstenloser Gleichstrommotor möglicherweise die bessere Wahl.
Im Allgemeinen erfreuen sich bürstenlose Gleichstrommotoren jedoch immer größerer Beliebtheit, da Fortschritte bei elektronischen Steuerschaltungen und Materialwissenschaften sie effizienter, zuverlässiger und kostengünstiger machen. Da sich die Technologie weiterentwickelt, können wir in den kommenden Jahren mit immer mehr Anwendungen für beide Motortypen rechnen.