DC-Bürstenmotor
Was ist ein DC-Bürstenmotor?
Ein DC-Bürstenmotor ist ein intern kommutierter Elektromotor, der von einer Gleichstromquelle betrieben wird und für den Kontakt eine elektrische Bürste verwendet. Ein DC-Bürstenmotor verfügt über Permanentmagnete im Außengehäuse und einen rotierenden Anker im Inneren. Die Permanentmagnete sind stationär und werden „Stator“ genannt. Der rotierende Anker enthält einen Elektromagneten und wird „Rotor“ genannt. Bei einem DC-Bürstenmotor dreht sich der Rotor um 180 Grad, wenn elektrischer Strom an den Anker angelegt wird. Um über die anfänglichen 180 Grad hinauszugehen, müssen die Pole des Elektromagneten umgedreht werden. Während sich der Rotor dreht, berühren Kohlebürsten den Stator, kehren das Magnetfeld um und ermöglichen eine Drehung des Rotors um 360 Grad. Die Drehzahl von DC-Bürstenmotoren kann durch Änderung der Betriebsspannung oder der Stärke des Magnetfelds variiert werden. Abhängig von den Anschlüssen des Feldes an die Stromversorgung können die Drehzahl- und Drehmomenteigenschaften eines DC-Bürstenmotors geändert werden, um eine konstante Drehzahl oder eine Drehzahl umgekehrt proportional zur mechanischen Belastung bereitzustellen. Gleichstrom-Bürstenmotoren werden weiterhin für elektrische Antriebe, Kräne, Papiermaschinen und Stahlwalzwerke eingesetzt.
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Vorteile des DC-Bürstenmotors
Gleichstrom-Bürstenmotoren haben viele Vorteile gegenüber Wechselstrom und sind daher ideal für verschiedene Anwendungen wie Rechenzentren, Telekommunikationseinrichtungen einschließlich Mobilfunkstandorten, Krankenhäuser, Flughäfen, Bahnhöfe und Industrieanlagen. DC-Bürstenmotoren erfreuen sich aufgrund des Aufkommens erneuerbarer Energiequellen, Elektrofahrzeuge und Telekommunikationsgeräte immer größerer Beliebtheit. Hier sind einige Vorteile des DC-Bürstenmotors:
Zuverlässigkeit:Der Einsatz von DC-Bürstenmotoren in Telekommunikationssystemen trägt dazu bei, das Risiko von Stromausfällen zu reduzieren und die Netzwerkzuverlässigkeit zu erhöhen.
Effizienz:Gleichstrom-Bürstenmotoren sind effizienter als Wechselstrommotoren, da sie keine Energie in Form von Wärme verschwenden. Dies macht es ideal für Hochleistungsanwendungen wie Rechenzentren, Elektrofahrzeuge oder schwere Maschinen.
Stabilität:Der DC-Bürstenmotor liefert stabile und vorhersehbare Spannungen, was für empfindliche Geräte wie Mikroprozessoren und Maschinenantriebe von entscheidender Bedeutung ist.
Skalierbarkeit:DC-Bürstenmotoren können problemlos vergrößert oder verkleinert werden, um den spezifischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung gerecht zu werden. Dadurch ist es sowohl für große-als auch kleine-Projekte geeignet.
Energiespeicher:DC-Bürstenmotoren können in ihrer jetzigen Form für die zukünftige Verwendung direkt in Backup-Batterien gespeichert werden, ohne dass irgendeine Art von Umwandlung erforderlich ist. Dies macht sie zu einer idealen Energiequelle für kritische Anwendungen, die unterbrechungsfreien Strom benötigen, wie Mobilfunkstandorte und Rechenzentren, aber auch für netzunabhängige Systeme wie Solarpaneele und Windkraftanlagen. Gleichstrom-Bürstenmotoren werden auch in Elektrofahrzeugen immer beliebter, da sie schnellere Ladezeiten, höhere Effizienz und eine längere Batterielebensdauer ermöglichen.
Was sind die Grundlagen eines Gleichstrom-Bürstenmotors?
DC-Bürstenmotoren erreichen dies durch die Wechselwirkung zwischen Magneten, von denen einer typischerweise dadurch entsteht, dass ein Strom durch einen um einen Ferritkern gebundenen Draht geleitet wird. Der durch den Draht fließende Strom erzeugt das zweite Magnetfeld. Dies interagiert mit dem primären Magnetfeld und erzeugt eine Gegenkraft, die einen Teil des DC-Bürstenmotors bewegt und ihn normalerweise um eine Achse dreht.
DC-Bürstenmotoren bestehen aus vier Hauptkomponenten; der stationäre Magnet (Stator genannt), der Rotor, der Kommutator und die Bürsten. Der Rotor besteht aus einer oder mehreren Drahtwicklungen, die um einen Kern aus Eisenmetall, normalerweise Eisen, gewickelt und über eine Metallbürste mit Strom verbunden sind. Wenn wir Strom durch die Rotorwicklungen leiten, interagiert das erzeugte Feld mit dem Statorfeld und erzeugt die Kraft, die den Rotor dreht. Der Stator kann je nach den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein.
Das ist alles schön und gut, aber wenn wir nur normale Drähte verwenden würden, um die Rotorwicklungen mit der Stromversorgung zu verbinden, würde die Magnetkraft des Rotors, sobald er sich weit genug gedreht hat, effektiv die Richtung umkehren – der Rotor würde sich also einfach hin und her bewegen, anstatt sich in eine Richtung zu drehen.
Um dies zu beheben, verwenden wir den Kommutator, eine leitende Kupferhülse um die Achse des Rotors, die physisch und elektrisch in Segmente unterteilt ist. Während sich der Kommutator dreht, verbindet und trennt er diese Segmente über die Bürsten und versorgt so verschiedene Segmentpaare mit Strom. Dies führt dazu, dass sich die Polarität des Magnetfelds jedes Mal umkehrt, wenn sich der DC-Bürstenmotor um 180° dreht, was zu einer gleichmäßigen und kontinuierlichen Drehung führt.
Anwendungen von DC-Bürstenmotoren
Die Anwendungen verschiedener Arten von DC-Bürstenmotoren sind unten aufgeführt:
Aufgrund der relativ konstanten Drehzahl und des mittleren Anlaufdrehmoments von Nebenschluss-Gleichstrom-Bürstenmotoren werden sie in folgenden Anwendungen eingesetzt:
• Kreisel- und Kolbenpumpen
• Drehmaschinen
• Gebläse und Ventilatoren
• Bohrmaschinen
• Fräsmaschinen
• Werkzeugmaschinen
Aufgrund des hohen Anlaufdrehmoments und der variablen Drehzahl der DC-Bürstenmotoren der Serie werden sie in folgenden Anwendungen eingesetzt:
• Förderer
• Hebezeuge, Aufzüge
• Kräne
• Elektrische Lokomotiven
Aufgrund des hohen Anlaufdrehmoments von kumulativen Gleichstrom-Bürstenmotoren werden sie in folgenden Anwendungen eingesetzt:
• Scheren
• Schwere Hobelmaschinen
• Walzwerke
• Aufzüge
Arten von DC-Bürstenmotoren
Es stehen drei Haupttypen von DC-Bürstenmotoren zur Verfügung: Reihen-, Shunt- und Verbundmotoren. Diese Begriffe beziehen sich auf die Art der Anbindung der Feldwicklungen an den Ankerkreis.
1. Motoren der DC-Serie
Bei einem DC-Serienmotor sind die Feldwicklungen in Reihe mit dem Anker geschaltet. Die Reihenwicklung besteht aus relativ wenigen Windungen aus größerem Draht oder Kupferstreifen, die den vollen Laststrom des Motors tragen können. Da die Wicklungen einen niedrigen Widerstand haben, kann beim Anlassen ein großer Strom entnommen werden, der ein hohes Anlaufdrehmoment erzeugt.
Dies ist ein Vorteil bei hohen Anlauflasten wie Traktion, Kran und anderen schweren Anwendungen. Die Drehzahl eines Reihenmotors hängt von der Last ab. Wenn also der durch den Stromkreis fließende Volllaststrom abnimmt, ist die Drehzahl gestiegen.
In einigen Fällen könnte die Drehzahl der DC-Bürstenmotoren möglicherweise auf einen Wert ansteigen, der über dem empfohlenen Maximum liegt. Aus diesem Grund sollte ein Reihenmotor nicht über einen Riemen mit seiner Last verbunden werden.
2. DC-Nebenschlussmotoren
Bei einem Gleichstrom-Shunt-Motor ist die Feldwicklung parallel (Shunt) zum Anker geschaltet. Die Nebenschlusswicklung ist aus vielen Windungen eines kleinen Kupferdrahts gewickelt und da sie über die Gleichstrom-Feldversorgung angeschlossen ist, bleibt ihr Feldstrom konstant.
Der DC-Bürstenmotor läuft bis zur Nenndrehzahl und wird durch eine Laständerung nicht wesentlich beeinflusst. Das Anlaufdrehmoment ist geringer als bei einem Serienmotor ähnlicher Größe. Wenn dies jedoch nicht erforderlich ist, kann ein Nebenschlussmotor mit konstanter Drehzahl für die Anwendung vorzuziehen sein.
Gleichstrom-Nebenschlussmotoren können für viele Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für die Kunststoff- oder Drahtextrusion.
3. Gleichstrom-Verbundmotoren
Bei einem Gleichstrom-Verbundmotor wird der Großteil des Feldes für ein Nebenschlussfeld gewickelt, darüber liegen jedoch einige Windungen der Reihenwicklung. Der Shunt ist über die Feldversorgung angeschlossen und die Reihenwindungen sind in Reihe mit dem Anker geschaltet. Dadurch entsteht ein Motor mit einer Kombination aus Nebenschluss- und Reihenschlusscharakteristik.
Das Anlaufdrehmoment ist höher als bei einem Nebenschlussmotor, aber nicht so hoch wie bei einem Reihenmotor. Die Geschwindigkeit ändert sich mit der Last und der Betrag hängt vom Prozentsatz des Feldraums ab, der der Reihenwicklung zugewiesen ist. Das Serienfeld kann so eingestellt werden, dass die Geschwindigkeit mit der Last entweder erhöht oder verringert wird. Die Einsatzmöglichkeiten dieser DC-Bürstenmotoren sind unterschiedlich, werden aber häufig für größere Anwendungen wie Abrollbremsgeneratoren, Förderbänder, Mischer usw. eingesetzt.
Eine Art Gleichstrom-Verbundmotor kann auch verwendet werden, wenn die Versorgung über Batterien mit einem breiten Voltbereich erfolgt. In diesem Fall wird sowohl am Feld als auch am Anker die gleiche Spannung angelegt, und durch die Verwendung der Verbundwicklung trägt dies dazu bei, die Drehzahl in einem akzeptablen Bereich zu halten.
Antriebsschaltungen für DC-Bürstenmotoren
Ein DC-Bürstenmotor erfordert keine externe Steuerung, da die Änderung der Polarität des Magnetfelds durch die Bürsten erfolgt, die den elektrischen Pfad durch die Wicklungen herstellen und unterbrechen, wodurch eine kontinuierliche Drehung in eine Richtung erreicht wird.
Für einige Anwendungen ist das ausreichend. Wenn wir jedoch die Geschwindigkeit des DC-Bürstenmotors ändern oder die Drehrichtung umkehren möchten, benötigen wir eine Antriebsschaltung. Dies kann so einfach sein, dass man einfach die Richtung des Stromflusses umkehrt, um den DC-Bürstenmotor in die andere Richtung zu drehen.
Um die Geschwindigkeit zu ändern, könnten wir die Spannung mithilfe eines Spannungsteilers ändern – wobei die Geschwindigkeit proportional zur Spannung ist. Eine solche Reduzierung der Spannung ist jedoch ineffizient, da ein Spannungsteiler den insgesamt fließenden Strom nicht reduziert. Um dieses Problem zu lösen, wird häufig die Pulsweitenmodulation (PWM) eingesetzt, bei der der Strom schnell aus- und wieder eingeschaltet wird, um die „durchschnittliche“ Spannung am DC-Bürstenmotor zu reduzieren.
Aufbau eines Gleichstrom-Bürstenmotors?
Es besteht typischerweise aus einem Paar Permanentmagneten, die als Stator bezeichnet werden, und einer DC-Bürstenmotorspule, die als Rotor bezeichnet wird und mit einem Kommutator verbunden ist. Bei diesem DC-Bürstenmotor befindet sich die Ankerwicklung auf dem Rotor und die Permanentmagnete befinden sich immer auf dem Stator. Die stromführenden Leiter befinden sich immer auf dem Drehteil. Praktischerweise werden diese Leiter von einer Gleichstromquelle mit Strom versorgt. Es verwendet Metallbürsten (die sich zusammen mit dem Rotor drehen), um den Strom auf die Spule zu übertragen. Obwohl diese DC-Bürstenmotoren recht effizient sind, erfordern sie eine regelmäßige Wartung der Bürsten.
Wie wählt man einen DC-Bürstenmotor aus?
Motordurchmesser:Die Dimensionierung eines DC-Bürstenmotors für eine bestimmte Anwendung beginnt mit der Anpassung des Motordurchmessers an den verfügbaren Platz. Im Allgemeinen liefern DC-Bürstenmotoren mit größerer Baugröße ein höheres Drehmoment. Der Durchmesser des DC-Bürstenmotors reicht von 8 mm bis 35 mm.
Länge:Es stehen verschiedene Längen von 16,6 mm bis 67,2 mm zur Verfügung, um den Anforderungen des Anwendungspakets optimal gerecht zu werden.
3. Kommutierungstyp
Kommutierungsart:Gleichstrom-Bürstenmotoren eignen sich gut für Anwendungen mit geringer Stromdichte und bieten geringe Reibung und einen hohen Wirkungsgrad, während für Anwendungen mit hohem Dauer- oder Spitzenstrom Graphit-{0}Kupferbürsten erforderlich sind.
Lagertyp:Es wurden mehrere Lagerkombinationen entwickelt, von einfachen Gleitlagerkonstruktionen bis hin zu vorgespannten Kugellagersystemen für Anwendungen mit hoher axialer oder radialer Belastung.
Magnet- und Kommutierungstyp:Passen Sie die Auswahl Ihres DC-Bürstenmotors an die Leistungs- und Stromanforderungen Ihrer Anwendung an. Magnete bieten ein höheres Ausgangsdrehmoment als Alnico, zu höheren Kosten. Auch das Kommutierungssystem (Art und Größe der Kommutatoren) spiegelt sich in dieser Kodierung wider.
Wicklung:Es werden verschiedene Wicklungsoptionen vorgeschlagen, die optimal zu den Anwendungsanforderungen passen – Spannung, Widerstand und Drehmomentkonstante sind die Grundparameter für die Auswahl.
Ausführungscode:Wird zur Angabe von Standards und Anpassungen verwendet.
Unsere Fabrik
Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. wurde 1986 gegründet und beschäftigt sich seit mehr als 30 Jahren intensiv mit Gleichstrommotoren. Es ist ein professioneller Hersteller von Gleichstrommotoren und ein maßgeblich zertifiziertes Technologiezentrum für Mikromotorentechnik. Um den Bedürfnissen der Kunden und des Marktes gerecht zu werden, investierte das Unternehmen im Jahr 2000 20 Millionen Yuan in die Errichtung einer modernen Fabrik in Ningbo mit einer Fläche von 22.000 Quadratmetern. Wir haben ein Produktions-, Forschungs- und Entwicklungs- sowie Managementteam mit 160 Mitarbeitern aufgebaut. Unser ausgereiftes Forschungs- und Entwicklungsteam sowie die professionelle Test- und Forschungs- und Entwicklungsausrüstung ermöglichen es uns, Produkte entsprechend den Kundenbedürfnissen unabhängig zu entwerfen und zu entwickeln. Professionelle Automatisierungsgeräte verbessern unsere Produktionskapazität erheblich, um den Auftragsanforderungen inländischer und ausländischer Kunden gerecht zu werden.
Ultimativer FAQ-Leitfaden zu Gleichstrommotoren
F: Was sind die Kriterien für die Auswahl eines DC-Bürstenmotors?
F: Wie regelt man die Drehzahl eines DC-Bürstenmotors?
F: Was ist der Unterschied zwischen einem Gleichstrommotor mit Bürsten und einem Gleichstrommotor?
F: Woher weiß ich, welchen DC-Bürstenmotor ich verwenden soll?
F: Wie hoch ist die Lebenserwartung eines DC-Bürstenmotors?
DC-Bürstenmotoren erreichen im Durchschnitt eine Lebensdauer von 1.000–3.000 Stunden, während bürstenlose Motoren eine Lebensdauer von 20.000 Stunden erreichen sollten, sofern sie innerhalb ihrer Spezifikation betrieben werden. Auch die Abtriebsgeschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor bei der Wahl eines bürstenbehafteten oder bürstenlosen Motors.
F: Was sind die Grundlagen eines Gleichstrom-Bürstenmotors?
F: Wie wählt man einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor aus?
• Motordurchmesser.
• Länge.
• Kommutierungstyp.
• Lagertyp.
• Magnet- und Kommutierungstyp.
• Aufziehen.
• Ausführungscode.
F: Was passiert, wenn Sie einen DC-Bürstenmotor mit niedrigerer Spannung betreiben?
F: Warum sind DC-Bürstenmotoren besser?
F: Halten Gleichstrommotoren mit Bürsten länger als Wechselstrommotoren?
• DC-Bürstenmotoren erfordern normalerweise viel mehr Wartung und haben eine kürzere Lebensdauer als AC-Motoren. Dies liegt daran, dass die Bürsten, die gegen den rotierenden Kommutator drücken, einem Verschleiß unterliegen und eine regelmäßige Wartung und einen Austausch erfordern.
• DC-Bürstenmotoren und AC-Induktionsmotoren hingegen haben keine Teile, die aneinander reiben, was bedeutet, dass sie leiser sind und weniger Wartung erfordern.
F: Kann ein DC-Bürstenmotor als Generator verwendet werden?
F: Können Sie die Drehzahl eines DC-Bürstenmotors steuern?
F: Erfordern DC-Bürstenmotoren mehr Wartung als AC-Motoren?
F: Was bedeuten AC und DC?
F: Aufbau eines DC-Bürstenmotors?
F: Können Gleichstrommotoren dreiphasig sein?
F: Wo werden DC-Bürstenmotoren eingesetzt?
F: Wie effizient ist ein DC-Bürstenmotor?
F: Wie berechnet man die Leistung eines DC-Bürstenmotors?
F: Was ist ein DC-Bürstenmotor?
Zhejiang Sanrong Electric Motor Co., Ltd. ist einer der professionellsten Hersteller und Zulieferer von Gleichstrom-Bürstenmotoren in China und bietet hochwertigen, maßgeschneiderten Service zu angemessenen Preisen. Wir heißen Sie herzlich willkommen, hier Gleichstrom-Bürstenmotoren zum Verkauf zu kaufen und ein Angebot von unserer Fabrik einzuholen.
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