Gleichstrommotoren

Technik

Obwohl konventionelle Gleichstrommotoren in den letzten Jahrzehnten mehr und mehr von modernen bürstenlosen DC- und AC-Motoren mit elektronischer Ansteuerung verdrängt wurden, gibt es doch nach wie vor Anwendungen, bei denen der klassische Gleichstrommotor mit mechanischem Kommutator vor allem vom wirtschaftlichen Aspekt her die erste Wahl bleibt.

Beim Wirkungsgrad können mit Permanentmagneten ausgerüstete Gleichstrommotoren mit jedem neueren Antrieb mithalten: 70% bis 85% sind bei kleinen Motoren (je nach Baulänge und Nenndrehzahl) ohne weiteres möglich und üblich.

Vor allem bei Anwendungen, die nur mit einer einzigen Drehzahl am Gleichstromnetz laufen müssen, ist für den Betrieb ein Schalter, also überhaupt keine Elektronik erforderlich. Das macht den Antrieb preiswert und einfach. Die Technik ist überall auf der Welt bekannt, so dass Wartungen oder Reparaturen leicht möglich sind.

Die Kohlebürsten des Gleichstrommotors unterliegen zwar einem gewissen Verschleiß, doch kommt bei vielen Anwendungen über die gesamte Lebensdauer wenig Motorlaufzeit zu Stande. Häufig müssen die Bürsten überhaupt nie gewechselt werden, der Nachteil des Verschleißes wirkt sich also gar nicht negativ aus.

Ist die Anwendung genau bekannt, so kann oft durch Auswahl eines angepassten Werkstoffes für die Bürsten gepaart mit bestimmten Behandlungen bei der Herstellung (Imprägnierungen) der Verschleiß gemindert und die Lebensdauer dadurch wesentlich erhöht werden. Wir arbeiten hier mit namhaften, deutschen Herstellern von Kohlebürsten eng zusammen und können jeden Werkstoff rasch beschaffen.

Auch bei geregelten Antrieben hat der konventionelle Gleichstrommotor Vorteile: Weil er nur einen einzigen Stromkreis besitzt und durch den direkten Zusammenhang zwischen Motorstrom und Drehmoment lassen sich elektronische Regelungen sehr leicht und kostengünstig realisieren.

Der Gleichstrommotor weist zudem im Vergleich zu allen anderen Motortypen ein besonders hohes Anlaufdrehmoment auf, so dass ein sicherer Start des Antriebs auch bei sich ändernden Last- oder Reibungsbedingungen stets gewährleistet ist.

Aufbau

Alle Typen sind Gleichstrommotoren mit Permanentmagneterregung. Sie haben Magnetsegmente aus Hartferrit in einem Gehäuse aus gezogenem Präzissionsstahlrohr. Die Lagerschilde sind aus Aluminium-Halbzeugen komplett spanend bearbeitet oder aus bearbeiteten Alu-Guss-Rohlingen.

In der sogenannten „Kohlehalterversion“ sind die Bürsten von außen zugänglich und mit Schraubkappen verschlossen. Schutzart max. IP 54. Bei der „Bürstenringversion“ sind die Bürsten von außen nicht zugänglich, können jedoch (je nach Motorausführung) über Gewindebohrungen von außen in ihrem Verschleiß beobachtet werden. Die Bohrungen sind ansonsten mit Verschlussschrauben dicht verschlossen. In der Bürstenringversion können Schutzarten bis IP 68 realisiert werden. Zum Tausch der Bürsten muss das B-seitige Lagerschild demontiert werden.

Wellen: Alle Motorwellen sind standardmäßig aus Wellenstahl C45, auf Wunsch in forstfreier Qualität (z.B. 1.4104)

Lagerung: A- und B-seitig Rillenkugellager (Lagerspiel C3) mit Weittemperaturberexchsfett -40° bis 140° C.

Kohlebürsten: Metallbürsten mit 40% bzw 50% Metallgehalt für die 12 V und 24 V-Typen; bzw. Bürsten aus Elektrographit für höhere Spannungen.

Kundenspezifische Lösungen

Alle Motoren sind in Fußausführung (B3) oder Flanschausführung (B5/B14) erhältlich. Flanschabmessungen und Wellenaustritt werden individuell gefertigt. Je nach Größe und Leistung können Betriebsspannungen von 12V bis ca. 200V realisiert werden.Die Motoren haben in der Regel geschlossene Gehäuse und können in den Schutzarten IP41 bis IP67 geliefert werden. Für den bei Gleichstrommotoren eher seltenen Dauerbetrieb (S1) können sie auch eigenbelüftet mit einem an der B-Seite befestigtem Lüfterflügel mit Haube ausgeführt werden.

Fünf Baugrößen benannt nach ihrem Außendurchmesser in Millimetern (GP45 bis GP115) bilden das Grundgerüst. Die Baureihen GP45, 60, 76 und 90 sind 2-polig aufgebaut mit 2 Kohlebürsten. Die größeren Motoren GP115 sind 4-polig mit 4 Kohlebürsten, ab ca. 100V Betriebsspannung sind sie 2-polig ausgeführt.

Für den elektrischen Anschluss können im einfachsten Fall 2 herausgeführte Litzen, ansonsten ein beliebiges Anschlusskabel mit metrischer oder PG-Verschraubung, ein Klemmenkasten oder ein Steckverbinder vorgesehen werden.

Die Motoren können für den Anbau an die Getriebe unterschiedlichster Hersteller vorgesehen werden, besonders der sogenannte „Direktanbau“, bei dem auf einen Zwischenflansch verzichtet werden kann, spart Platz, Gewicht und Kosten. Die Motoren können auch komplett mit Getrieben verschiedener Hersteller geliefert werden.

Auch der Anbau von Impulsgebern, Tachogeneratoren und Haltebremsen ist möglich.

Durch unseren „Baukasten“ sind Erstmuster neuer Varianten ggf. schon in wenigen Tagen bis hin zu ein paar Wochen lieferbar.

Motorauswahl

Nachfolgende Tabelle vermittelt einen Überblick über die Zuordnung von Motortypen und Leistungsdaten:

MotortypSpannungsbereichMaximalstrom Kohlehalter / BürstenringBetriebs-DrehmomentBetriebsartca. Leistung bei 3000 U/min
GP 45.35
GP 45.7024 – 48V-/6A0,2Nm
0,3Nm
S1
S3
60W
90W
GP 60.3024 – 200V4A/6A0,15Nm
0,25Nm
S1
S3
50W
80W
GP 60.5024 – 200V4A/6A0,25Nm
0,35Nm
S1
S3
80W
110W
GP 76.3024 – 200V4A/6AS1
S3
GP 76.4512 – 230V16A/13A0,35Nm
0,5Nm
S1
S3
110W
150W
GP 76.7012 – 230VS1
S3
GP 90.5012 – 230V-/20A0,8Nm
1,0Nm
S1
S3
250W
300W
GP 90.7512 – 230V-/20A1,0Nm
1,3Nm
S1
S3
300W
400W
GP 115.30

GP 115.30L
12 – 230V55A/55A0,8Nm
1,25Nm
1,25NM
S1
S3
S1
250W
370W
370W
GP 115.50

GP 115.50L
12 – 230V55A/55A1,25Nm
1,6Nm
1,6Nm
S1
S3
S1
370W
500W
500W
GP 115.80

GP 115.80L
12 – 230V55A/55AS1
S3
S1
GP 115.120

GP 115.120L
12 – 230V55A/55A3,2Nm
4,0Nm
4,0Nm
S1
S3
S1
1000W
1250W
1250W