Gebürsteter Gleichstrommotor

 

Hauptteile von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren

Bürstenmotoren basieren auf den vier Hauptkomponenten ihres Kerns: Stator, Rotor, Kommutator und Bürste. Sie arbeiten zusammen, um die Energieumwandlung und die mechanische Bewegung des Motors zu realisieren.

 

Stator:Der Stator ist der feststehende Teil des bürstenbehafteten Gleichstrommotors, der hauptsächlich für die Erzeugung des Magnetfelds im Motor verantwortlich ist. Im Design kann der Stator in Wicklungstyp und Permanentmagnet unterteilt werden.

 

Rotor:Der Rotor ist der rotierende Teil des Motors, der hauptsächlich aus einer Spule und einem Eisenkern besteht und normalerweise eine Wicklungsstruktur verwendet, um eine induzierte elektromotorische Kraft in einem Magnetfeld zu erzeugen.

 

Kommutator:Der Kommutator ist eine auf der Rotorwelle installierte Ringvorrichtung, die eine der Schlüsselkomponenten des Bürstenmotors darstellt und den stabilen Betrieb und die Effizienz des Motors bestimmt.

 

Bürste:Eine Bürste ist ein bewegliches leitendes Material, das normalerweise aus Graphit oder Kupfer besteht und auf dem Kommutator montiert ist. Ihre Aufgabe besteht darin, eine externe Stromquelle mit dem Kommutator zu verbinden, damit Strom durch die Rotorwicklungen fließen kann.

 

(Hinweis: Die Reibung zwischen Bürste und Kommutator führt zu einem gewissen Verschleiß, was einer der Gründe dafür ist, dass Bürstenmotoren eine relativ kurze Lebensdauer haben und regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden müssen.)

 

Motordesignvarianten des bürstenbehafteten Gleichstrommotors

Basierend auf Designvarianten können bürstenbehaftete Gleichstrommotoren in die folgenden Typen unterteilt werden, von denen jeder seine eigenen einzigartigen Designmerkmale aufweist:

 

Wicklung Statormotor:Der Stator dieses Motors besteht aus Wicklungsspulen, die über eine externe Stromquelle ein Magnetfeld erzeugen. Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die magnetische Feldstärke je nach Bedarf angepasst werden kann, allerdings ist die Konstruktion auch relativ kompliziert.

 

Permanentmagnetmotor:Der Stator dieses Motors verwendet einen Permanentmagneten, und das Design vereinfacht die Konstruktion, sodass kein externes Gerät zur Magnetfelderzeugung erforderlich ist. Das Volumen des Motors wird reduziert und der Wirkungsgrad verbessert.

 

Axialer Magnetfeldmotor:Der Axialmagnetfeldmotor verfügt über ein axiales Magnetfelddesign, das heißt, das Magnetfeld wird entlang der Achse des Motors verteilt und nicht radial wie beim herkömmlichen Gleichstrommotor. Ein solches Design kann die Motorstruktur flacher und kompakter machen und gleichzeitig eine hohe Drehmomentdichte bieten .

 

 

Das Funktionsprinzip des bürstenbehafteten Gleichstrommotors basiert auf dem elektromagnetischen Induktions- und Kommutierungsprinzip. Nachdem die externe Stromversorgung über die Bürste zum Kommutator geleitet wurde, fließt der Strom durch den Kommutator in die Rotorspule, wodurch in der Rotorspule ein Magnetfeld entsteht. Da das Statormagnetfeld fest ist, wirkt auf den Strom im Rotor eine Lorentzkraft im Statormagnetfeld, die ein Drehmoment erzeugt, das den Rotor in Drehung versetzt.

 

Bei diesem Vorgang ändert der Kommutator ständig die Richtung des durch die Rotorspule fließenden Stroms und stellt so sicher, dass der Rotor nach jeder halben Umdrehung die Richtung des erzeugten Magnetfelds mit dem Statormagnetfeld interagieren kann und so eine kontinuierliche Drehung aufrechterhält. Dies ist der Kernmechanismus des Bürstenmotors, der weiterhin funktionieren kann.

 

 

Vorteile:

Einfache Steuerung:Nur durch Anpassen der Spannung oder des Stroms können Sie die Drehzahl und das Drehmoment des Motors einfach steuern.

 

Hohes Anlaufdrehmoment:Bei niedriger Drehzahl kann ein hohes Anlaufdrehmoment erzeugt werden. Im Vergleich zu einigen bürstenlosen Motoren ist die Startleistung bürstenloser Gleichstrommotoren besser.

 

Niedrige Kosten:Aufgrund der einfachen Struktur und des ausgereiften Produktionsprozesses sind die Herstellungskosten von Gleichstrommotoren mit Bürsten relativ niedrig.

 

Keine komplexe Ansteuerschaltung:Im Vergleich zum bürstenlosen Gleichstrommotor benötigt der bürstenlose Gleichstrommotor keine komplexe elektronische Antriebsschaltung, wodurch sein Design einfacher wird.

 

Nachteile:

Lautes Geräusch:Im Betrieb entsteht aufgrund des Kontakts und der Reibung zwischen Bürste und Kommutator ein gewisses Geräusch.

 

Kurzes Leben:Aufgrund der kontinuierlichen Reibung der Bürste und des Kommutators ist die Lebensdauer des bürstenbehafteten Gleichstrommotors relativ kurz.

 

Problem mit elektrischen Funken:Wenn die Bürste mit dem Kommutator in Kontakt kommt, erzeugt sie elektrische Funken, die nicht nur den Verschleiß der Teile beschleunigen, sondern in manchen Fällen auch ein Sicherheitsrisiko darstellen können.

 

 

Die Anwendung von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren ist sehr breit gefächert und umfasst Haushaltsgeräte, die Automobilindustrie, die industrielle Automatisierung, Elektrowerkzeuge, Spielzeug und andere Bereiche. Seine einfache Struktur, seine geringen Kosten und seine einfache Steuerung eignen sich für Elektrorasierer, elektrische Zahnbürsten, Fenstermotoren und andere kleine Geräte und Geräte. Darüber hinaus sind Bürstenmotoren auch häufig in einigen medizinischen Geräten, Bürogeräten und Bildungsrobotern zu finden.

 

Obwohl mit der Entwicklung bürstenloser Gleichstrommotoren Produkte in vielen Bereichen nach und nach bürstenlose Motoren eingeführt haben, um die Effizienz und Lebensdauer zu verbessern, nehmen bürstenlose Gleichstrommotoren aufgrund der geringen Kosten und der einfachen Betriebseigenschaften in einigen kostensensiblen Bereichen eine wichtige Position ein , kompakte und langlebige Produkte.

 

 

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