Einphasig (gebürstet)

Einphasenmotoren umfassen Bürstenmotoren, Schwingspulenmotoren, Elektromagnete, Magnetlager und rein induktive Lasten. Bürstenmotoren sind die gebräuchlichsten Einphasenmotoren. Für die Zwecke dieses Artikels werden wir gebürstete Permanentmagnet-DC-Servomotoren diskutieren.

Konstruktion

Der bürstenbehaftete Gleichstrommotor ist der einfachste und gebräuchlichste Motortyp. Dieser Motor hat einen stationären Satz von Permanentmagneten am Stator und einen Anker oder Rotor mit isoliertem Draht, der um einen Eisenkern gewickelt ist. Die Drähte werden direkt mit einem mechanischen Kommutator verbunden, wodurch sowohl eine externe Kommutierung als auch eine Rückkopplung überflüssig werden. Wie werden die Spulen mit Strom versorgt, wenn sie an einem sich bewegenden Rotor befestigt sind? Da die Spulen ständig in Bewegung sind, müssen sie extern mit Strom versorgt werden, hier kommen Bürsten ins Spiel. Bürsten überbrücken die Lücke zwischen der externen Gleichstromquelle und dem Rotor. Bürsten bestehen in der Regel aus Graphit oder Kohle. Die Bürsten stellen Kontakt mit dem rotierenden Kommutator her, um Strom zur richtigen Zeit in die richtigen Spulen zu leiten. Genau wie beim bürstenlosen DC-Servomotor wird die Drehung des bürstenbehafteten DC-Servomotors durch individuelles Ändern der Größe und Richtung des Stroms in jedem Spulensatz erreicht. Wenn Strom durch die Kommutator- und Ankerwicklungen fließt, stößt das erzeugte elektromagnetische Feld die Permanentmagnete des Stators entweder ab oder zieht sie an, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, das den Motor antreibt.

Gebürstete DC-Servomotoren werden wegen ihrer hohen Leistung und Benutzerfreundlichkeit bevorzugt. Aufgrund der ständigen mechanischen Reibung zwischen den Bürsten und dem Kommutator müssen diese Motoren jedoch regelmäßig gewartet werden. Die Kohlebürsten können leicht ausgetauscht werden, aber im Laufe der Zeit nutzt sich wahrscheinlich auch der Kommutator so weit ab, dass der gesamte Motor ausgetauscht werden muss.

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Vorteile

  • Bürstenservomotoren haben in der Regel niedrige Anschaffungskosten
  • Sie sind einfach einzurichten, und die Steuerung der Motordrehzahl ist einfach und zuverlässig
  • Ausgereifte Technologie, die viel Zeit hatte, verfeinert und optimiert zu werden
  • Bevorzugt für einfache Anwendungen, die keine hohe Präzision erfordern

Nachteile

  • Der gesamte Motor muss ersetzt werden, sobald die Kommutatoren abgenutzt sind
  • Bürsten müssen ausgetauscht werden und erzeugen Staub, der routinemäßig gereinigt werden muss
  • Schlechte Wärmeableitung

Geschichte

Der bürstenbehaftete Gleichstrommotor spielte eine entscheidende Rolle in der industriellen Revolution des späten 19. Jahrhunderts. Der Gleichstrommotor war der erste Elektromotor, der durch William Sturgeons Erfindung des Elektromagneten ermöglicht wurde. Der Gleichstrommotor von Sturgeon wurde von Thomas Davenport weiterentwickelt, um Bürsten und Kommutatoren hinzuzufügen, wodurch der erste funktionierende Gleichstrommotor mit Bürsten entstand. Thomas Edison förderte die Verwendung von Gleichstrommotoren und machte ihre Verwendung für industrielle Anwendungen populär. Da der bürstenbehaftete Gleichstrommotor der erste Elektromotor mit nennenswerter Leistung war, wurden viele Maschinen von Elektromotoren und nicht mehr von Dampf oder Hydraulikdruck angetrieben. Der industrielle Prozess wurde für immer verändert. Die Ausrüstung konnte kleiner und viel sicherer werden, es wurden mehr Arbeitsplätze geschaffen und neue Prozesse ermöglicht, die neue Produkte und Märkte schufen.

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