Ausführung PM Bürstenmotor

Ein Bürstenmotor ist ein Gleichstrommotor, bei dem die Wicklungen an einem Rotor befestigt sind. Dieser Rotor dreht sich innerhalb eines bewegungslosen Stators, der die Magneten enthält. Es gibt drei Ausführungen von einem Bürstenmotor:

• Eisenkernmotor
• Kernloser oder Hohlrotor
• Scheibenankermotor

Eisenkernmotor

Bei der ersten Variante des Bürstenmotors, dem Eisenkernmotor, sind die Wicklungen um ein Bündel laminierter Zähne gewickelt. Diese Zähne sind Teil des magnetischen Pfads. Der Rotor des Bürstenmotors ist so konstruiert, dass zwischen den Zähnen und den Magneten des Stators ein kleiner Luftspalt (< 0,5 mm) vorhanden ist. Durch diesen sehr kleinen Luftspalt ist relativ wenig magnetisches Material erforderlich um eine hohe Feldstärke zu erhalten.

Die gezahnte Struktur führt zum Nutrasten, dem so genannten Cogging. Nutrasten ist ein positionsabhängiges Drehmoment, da die Zähne im magnetischen Feld eine bevorzugte Stellung kennen. Dies geschieht durch Reluktanz (magnetischer Widerstand). Durch das Verdrehen der Zähne über die Längsachse des Rotors wird das Nutrasten verringert; dies macht die Konstruktion dieses Bürstenmotors jedoch kostspieliger.

Kernloser Motor oder Hohlrotor

Der kernlose Motor hat keinen Eisenkern. Die Wicklungen von diesem Bürstenmotor sind in der Form eines Rohres gewickelt, mit Epoxyd miteinander verleimt und an der Schmalseite mit der Achse verbunden. Die stationären Magnete dieses Bürstenmotors befinden sich innerhalb der Wicklungen. Durch diese Struktur sind größere Magnete erforderlich um eine Feldstärke zu erreichen, die mit der eines Eisenkernmotors zu vergleichen ist. Das magnetische Feld muss bei diesem Bürstenmotor viermal einen Luftspalt überqueren und zweimal an den Wicklungen vorbei, wodurch der Widerstand des magnetischen Feldes groß ist. Die Leistungsdichte ist um einen Faktor 3 niedriger als bei einem vergleichbaren Eisenkernmotor.

Die Vorteile des kernlosen Motors gegenüber dem Eisenkernmotor bei den Bürstenmotoren sind, dass dieser kein Nutrasten, keinen Eisenverlust und eine geringere Masseträgheit hat.

Scheibenankermotor

Die dritte Variante von einem Bürstenmotor: Der Scheibenankermotor hat einen scheibenförmigen Rotor und das magnetische Feld ist axial orientiert, statt radial wie bei dem kernlosen Motor oder dem Eisenkernmotor. Magnete sind an beiden Seiten der Scheibe befestigt, damit ein starkes Feld erzeugt werden kann. Diese Bürstenmotoren haben eine große Oberfläche damit viele Magneten eingesetzt werden können und hierdurch ein treibendes Drehmoment erzeugt werden kann. Die Motoren sind flach und werden deshalb auch Pfannkuchenmotor genannt.

Das Anwenden vieler Magneten macht diese Bürstenmotoren aber kostspielig. Die Vorteile des Scheibenankermotors gegenüber dem Eisenkernmotor sind, dass dieser kein Nutrasten, keinen Eisenverlust und eine geringere Masseträgheit hat.

Es gibt zwei Ausführungen des Rotors bei diesem Bürstenmotor:

• Verleimte Wicklungen
• Geätzte Wicklungen (Leiterplatte)

Verleimte Wicklungen

Hierbei werden die Wicklungen in kleine Pakete gewickelt, mit Epoxyd verleimt und auf die Rotorscheibe montiert. Das Verleimen geschieht auf die gleiche Weise, wie bei den Wicklungen eines kernlosen Bürstenmotors.

Geätzte Wicklungen (Leiterplatte)

Die Wicklungen werden im gewünschten Muster auf eine Leiterplatte geätzt.