DC-Elektromotoren erfreuen sich seit fast zwei Jahrhunderten großer Beliebtheit. In diesem Artikel lernen Sie die Grundlagen sowie die Schaltkreise kennen, die für ihre Steuerung benötigt werden. Sie erhalten außerdem eine Einführung in aktuelle Designs von DC-Motoren ohne Bürsten.
Basiswissen zu DC-Motoren mit Bürsten
DC-Motoren wandeln durch die Verwendung von Magneten und eine Litze Elektrizität in Bewegung um. Sie sind aus vier Hauptkomponenten zusammengesetzt: stationärer Magnet (Stator), Rotor, Kommutator und Bürsten. Fließt Strom durch den Rotor, wird ein elektrisches Feld erzeugt, das gegen das vom Stator erzeugte Magnetfeld wirkt, wodurch eine Rotationsbewegung erzeugt wird.
Basiswissen zu DC-Motoren ohne Bürsten
In bürstenlosen Motoren werden anstelle von Bürsten, die Strom in den Rotor übertragen, Transistoren und ein komplexerer Steuerschaltkreis verwendet. Sie verfügen im Vergleich zu Bürstenmotoren meist über ein höheres Drehmoment-Leistungs-Verhältnis und eine höhere Effizienz. Darüber hinaus haben sie eine längere Lebensdauer, da sie keine Bürsten besitzen, die verschleißen.
Steuerschaltungen für Bürstenmotoren
Ein einfacher Elektromotor kann allein durch das Zuführen von Strom angetrieben werden. Für komplexere Anforderungen wird jedoch eine Steuerschaltung benötigt. Zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Motors wird ein Impulsbreitenmodulations-Aufbau (PWM-Aufbau) verwendet. Er besteht aus einem Transistor und einer Freilaufdiode und dient dazu, den Stromfluss zum Motor schnell ein- und auszuschalten, wodurch dessen Geschwindigkeit wirksam reduziert wird. Eine H-Brückenschaltung mit 4 Transistoren kann durch Umkehrung der aktuellen Richtung die Richtung des Motors steuern.
Fazit
Bürstenmotoren sind, wenn auch einfach, relativ kostengünstig und langlebig. Mit dem geeigneten Steuerschaltungs-Designtyp und qualitativ hochwertigen Komponenten wie denen von Diodes, Inc. können diese Kraftpakete problemlos in moderne Designs integriert werden.