Industriemotoren werden als Antriebsquelle für eine Vielzahl von Geräten eingesetzt, darunter Förderanlagen, Roboter und medizinische Geräte. Da es jedoch zahlreiche Typen gibt – darunter Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und bürstenlose Motoren –, stehen viele Konstrukteure und Einkäufer vor der Frage: „Wie wähle ich den für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneten Motor aus?“
Eine falsche Motorauswahl kann dazu führen, dass das erforderliche Drehmoment oder die erforderliche Drehzahl nicht erreicht werden, was wiederum zu Leistungseinbußen bei der Anlage und zu höheren Kosten führen kann. Um das richtige Produkt auszuwählen, ist es wichtig, die Merkmale der einzelnen Typen zu verstehen und Aspekte wie Leistung, Größe, Lebensdauer und Regelverhalten umfassend zu vergleichen.
In diesem Artikel werden die wichtigsten Arten von Industriemotoren und ihre Merkmale zusammengefasst und die zu beachtenden Punkte bei der Auswahl sowie die Auswahlkriterien für verschiedene Anwendungsbereiche erläutert.
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Auswahl von Industriemotoren entsprechend dem Einsatzzweck und den Leistungsanforderungen
Bei der Auswahl eines Industriemotors ist es wichtig, den Einsatzzweck der Anlage und die geforderten Leistungsmerkmale klar zu definieren. Industriemotoren kommen in einer Vielzahl von Bereichen zum Einsatz, darunter Industrieanlagen, FA-Anlagen, Förderanlagen, Roboter und medizinische Geräte; die erforderlichen Drehzahlen, Drehmomente, Positioniergenauigkeiten und Betriebszeiten variieren jedoch je nach Anwendungsbereich.
Beispielsweise sind bei Förderbändern eine stabile Drehung und die Eignung für den Dauerbetrieb erforderlich, während an den Gelenken von Robotern eine hochpräzise Positionssteuerung gefragt ist. Bei der Auswahl sollten vor allem die folgenden Punkte berücksichtigt werden.
| Klassifizierung | Wichtigste zu prüfende Punkte | Zweck der Überprüfung |
| Betriebsbedingungen | Drehzahl, Drehmoment, Positioniergenauigkeit | Ermittlung der erforderlichen Antriebsleistung |
| Betriebsbedingungen | Beschleunigung und Verzögerung, Betriebszeit, Lastschwankungen | Ermittlung der für den Betrieb erforderlichen Leistungsmerkmale |
| Installationsbedingungen | Einbauraum, Versorgungsspannung, Einsatzumgebung | Überprüfung der Einbaufähigkeit in die Anlage und des stabilen Betriebs |
Nur weil ein Motor eine hohe Leistung hat, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass er für die Anlage geeignet ist. Es ist wichtig, zunächst zu prüfen, ob die erforderlichen Drehmomente und Drehzahlen erfüllt werden und die Betriebsbedingungen eingehalten werden können, bevor man die verschiedenen Typen und Spezifikationen vergleicht.
Die fünf wichtigsten Arten von Industriemotoren und ihre Merkmale
Zu den Industriemotoren zählen Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren, bürstenlose Motoren, Schrittmotoren und Servomotoren. Da sich diese hinsichtlich Antriebsart, Steuerungsmethode und geeigneten Betriebsbedingungen unterscheiden, ist eine anwendungsgerechte Auswahl erforderlich.
Im Folgenden werden die Merkmale der fünf typischen Typen, ihre geeigneten Anwendungsbereiche sowie wichtige Punkte bei der Auswahl erläutert.
Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren | Einsatz in allgemeinen Rotationsantrieben
Gleichstrommotoren werden mit Gleichstrom betrieben, Wechselstrommotoren mit Wechselstrom. Beide kommen in einer Vielzahl von Industriegeräten zum Einsatz, unterscheiden sich jedoch in ihren Eigenschaften und geeigneten Anwendungsbereichen.
Bei bürstenbehafteten Gleichstrommotoren lässt sich die Drehzahl leicht über die Spannung regulieren; sie eignen sich daher für kleine Geräte und einfache Antriebsvorrichtungen. Da jedoch die Bürsten mit dem Kommutator in Kontakt stehen, ist ihre Lebensdauer durch Verschleiß begrenzt. Bei der Auswahl sollten Sie den Wartungsaufwand und elektrische Störungen berücksichtigen.
Wechselstrommotoren eignen sich für Anwendungen wie Pumpen, Lüfter und Förderbänder, bei denen Dauerbetrieb und hohe Leistung gefordert sind. Die Auswahl sollte entsprechend der erforderlichen Drehzahl, den Lastbedingungen und der Betriebsart erfolgen.
Bürstenlose Motoren | Geeignet für Anwendungen, bei denen hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer gefragt sind
Bürstenlose Motoren eignen sich für Industrieanlagen, bei denen ein hocheffizienter und langlebiger Antrieb erforderlich ist. Sie zeichnen sich durch eine Konstruktion aus, bei der keine Bürsten oder Kommutatoren zum Einsatz kommen, sondern der Strom durch einen Treiber elektronisch geschaltet wird, um die Drehbewegung zu erzeugen.
Da kein Bürstenverschleiß auftritt, lässt sich der Wartungsaufwand durch den Austausch von Bürsten reduzieren. Darüber hinaus lassen sich durch eine verlustarme Konstruktion leicht ein hoher Wirkungsgrad und eine geringe Wärmeentwicklung erzielen, und da sie sich gut für kompakte Bauformen eignen, werden sie auch in medizinischen Geräten, Robotern und Präzisionsgeräten eingesetzt.
Für den Betrieb ist jedoch ein entsprechender Treiber erforderlich. Bei der Auswahl sollten nicht nur die Leistungsdaten des Motors selbst, sondern auch der Drehzahlbereich, die Regelgenauigkeit, die Stromversorgungsspezifikationen und der Einbauraum berücksichtigt werden.
Schrittmotoren und Servomotoren | Geeignet für Positionierung und Präzisionssteuerung
Für Anlagen, bei denen eine Positionierung erforderlich ist, kommen Schrittmotoren und Servomotoren in Frage. Je nach geforderter Genauigkeit, Geschwindigkeit und Belastungsbedingungen eignet sich ein anderes System.
Da sich Schrittmotoren entsprechend den Impulssignalen in festen Winkelschritten drehen, ist eine Positionierung mit relativ einfachem Aufbau möglich. Bei zu hoher Belastung oder zu starker Beschleunigung besteht jedoch die Gefahr eines „Verlusts der Synchronisation“, wodurch der Motor nicht mehr wie befohlen dreht.
Servomotoren steuern ihre Drehung auf der Grundlage von Positions- und Geschwindigkeitsdaten, die beispielsweise von Encodern erfasst werden. Sie eignen sich für hochpräzise Positionierung und schnelle Reaktionszeiten, allerdings ist es wichtig, bei der Auswahl auch die Kosten für Peripheriegeräte und die Inbetriebnahme zu berücksichtigen.
Vergleich der Unterschiede zwischen fünf Arten von Industriemotoren
Industriemotoren unterscheiden sich hinsichtlich Drehmoment, Drehzahl, Leistung, Regelverhalten und Lebensdauer. Um das für den jeweiligen Anwendungszweck geeignete Produkt auszuwählen, sollten Sie die Eigenschaften der fünf gängigsten Typen anhand der Vergleichstabelle prüfen.
Dabei handelt es sich bei der Einteilung in Gleichstrom- und Wechselstrommotoren um eine Klassifizierung nach der Art der Stromversorgung; die Klassifizierungskriterien unterscheiden sich somit von denen für bürstenlose Motoren. In der Vergleichstabelle wird als typisches Beispiel für einen Gleichstrommotor ein bürstenbehafteter Gleichstrommotor herangezogen.
| Typ | Hauptmerkmale | Steuerung und Positionierung | Werkzeugmaschinen und Roboter | Hauptanwendungsbereiche |
| DC-Motoren mit Bürsten | Kompakt und einfach in der Drehzahlregelung | Einfache Drehzahlregelung | Achtung: Bürstenverschleiß | Kleingeräte und einfache Antriebe |
| Wechselstrommotoren (z. B. Induktionsmotoren) | Geeignet für Dauerbetrieb und hohe Leistung | Frequenzabhängige Drehzahl | Kein Bürstenwechsel erforderlich | Pumpen, Lüfter, Förderanlagen |
| Bürstenloser Motor | Hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer | Geeignet für präzise Drehzahlregelung | Kein Bürstenwechsel erforderlich | Industrie- und Medizintechnik |
| Schrittmot | Drehen in festen Winkelschritten | Einfache Positionierung | Kein Bürstenwechsel erforderlich | Positionierung und Antrieb bei niedrigen Drehzahlen |
| Servomotor | Schnelle Reaktion und hohe Präzision | Hochpräzise Positions- und Geschwindigkeitssteuerung | Je nach Konfiguration | Werkzeugmaschinen und Roboter |
Wenn der Dauerbetrieb im Vordergrund steht, kommen AC-Motoren oder bürstenlose Motoren in Frage; für relativ einfache Positionieraufgaben eignen sich Schrittmotoren. Für Anwendungen, die eine schnelle und hochpräzise Positionierung erfordern, sind Servomotoren geeignet.
Allerdings variiert die Leistung selbst innerhalb derselben Motortypen je nach Nennleistung, Drehzahl, Vorhandensein eines Getriebekopfes und Steuerungsart. Nachdem Sie die Auswahl eingegrenzt haben, sollten Sie die Spezifikationen der einzelnen Produkte unter Berücksichtigung des für die Anlage erforderlichen Drehmoments, der Genauigkeit, der Betriebszeit und der Einsatzumgebung prüfen.
Wichtige Punkte bei der Auswahl von Industriemotoren
Nachdem Sie die Motortypen eingegrenzt haben, sollten Sie als Nächstes die für die Anlage erforderlichen Leistungsmerkmale und Einsatzbedingungen prüfen. Neben dem Verhältnis von Drehmoment, Drehzahl und Leistung ist es wichtig, auch den Einbauraum, die Steuerungsleistung und die Kosten zu vergleichen, um ein Produkt auszuwählen, das den Anforderungen entspricht.
Im Folgenden werden die wichtigsten Punkte erläutert, die bei der Motorauswahl zu beachten sind.
Drehmoment, Drehzahl und Leistung prüfen
Bei der Auswahl eines Industriemotors ist es wichtig, das Verhältnis zwischen Drehmoment, Drehzahl und Leistung zu prüfen. Das Drehmoment ist die Kraft, die die Welle dreht, die Drehzahl gibt die Umdrehungsgeschwindigkeit pro Minute an, und die Leistung steht in einem proportionalen Verhältnis zum Produkt aus Drehmoment und Drehzahl.
Als Einheit für das Drehmoment wird N·m (Newtonmeter) verwendet; bei Kleinmotoren kommt auch mN·m (Millinewtonmeter) zum Einsatz, was einem Tausendstel von 1 N·m entspricht. Da beim Anlaufen und Beschleunigen unter Umständen ein höheres Drehmoment erforderlich ist als beim Betrieb mit konstanter Drehzahl, ist hier besondere Vorsicht geboten.
Das erforderliche Drehmoment sollte unter Berücksichtigung der Kraft zum Bewegen der Last und der für die Beschleunigung erforderlichen Kraft berechnet werden, wobei eine gewisse Reserve einkalkuliert werden sollte. Wenn bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erforderlich ist, sind Getriebemotoren ebenfalls eine Option.
Man sollte sich nicht allein auf die Leistung verlassen, sondern prüfen, ob bei der erforderlichen Drehzahl ein ausreichendes Drehmoment gewährleistet ist.
Größe, Lebensdauer und Einsatzumgebung prüfen
Bei Industriemotoren muss ein Produkt ausgewählt werden, das für den Einbauraum, die Betriebsbedingungen und die Einsatzumgebung geeignet ist. Bei der Verwendung eines Getriebemotors sollten die Gesamtabmessungen der Kombination aus Motor und Getriebekopf überprüft werden.
Auch bei Peripheriegeräten wie Encodern und Treibern ist es wichtig, den erforderlichen Einbauraum zu berücksichtigen. Bei lang andauerndem Dauerbetrieb spielen Nennleistung, Wärmeentwicklung, Lebensdauer der Bauteile und Wartungsfreundlichkeit eine wichtige Rolle.
Bei gebürsteten Gleichstrommotoren muss beispielsweise der Verschleiß der Bürsten berücksichtigt werden, während bürstenlose Motoren den Aufwand für den Bürstenwechsel reduzieren. Zudem beeinflussen Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibrationen, Staub und Feuchtigkeit den Betrieb und die Lebensdauer.
Legen Sie den Schwerpunkt nicht ausschließlich auf eine kompakte Bauweise, sondern wählen Sie eine Ausführung, die die erforderliche Leistung und Haltbarkeit gewährleistet.
Steuerungsleistung und Kosten prüfen
Bei der Auswahl von Industriemotoren ist es wichtig, sowohl die erforderliche Regelungsleistung als auch die Kosten nach der Inbetriebnahme zu berücksichtigen. Klären Sie zunächst, ob lediglich eine Drehung mit konstanter Drehzahl erforderlich ist oder ob Drehzahländerungen, Vorwärts- und Rückwärtslauf sowie präzise Positionierung benötigt werden.
Wenn eine hochpräzise Positionierung oder schnelle Reaktionszeiten erforderlich sind, muss ein Steuerungssystem einschließlich Encoder und Treiber in Betracht gezogen werden. Je nach Motortyp variieren auch die Kosten für Peripheriegeräte sowie für die Konfiguration und Einstellung.
Zudem ist es wichtig, nicht nur den Preis des Motors selbst, sondern auch den Stromverbrauch sowie die Wartungs- und Austauschkosten in den Vergleich einzubeziehen. Vermeiden Sie eine übermäßig hohe Leistung und wählen Sie den Motor unter Berücksichtigung eines ausgewogenen Verhältnisses zwischen langfristigen Kosten und den geforderten Leistungsmerkmalen aus.
So wählen Sie Industriemotoren entsprechend dem Einsatzzweck und den Leistungsanforderungen aus
Für Anlagen, bei denen der Dauerbetrieb im Vordergrund steht, und für Anlagen, die eine hochpräzise Positionierung erfordern, sind unterschiedliche Motoren geeignet. Auch wenn Kompaktheit und Energieeffizienz Vorrang haben, müssen die Auswahlkriterien angepasst werden.
Im Folgenden werden typische Anwendungsbereiche vorgestellt und erläutert, wie man den Motor entsprechend den Leistungsanforderungen auswählt.
Bei Dauerbetrieb und hoher Leistung sollten Sie einen Wechselstrommotor in Betracht ziehen
Für Anwendungen wie Pumpen, Ventilatoren und Förderbänder, bei denen ein lang andauernder Dauerbetrieb und eine hohe Leistung erforderlich sind, sind Wechselstrommotoren eine vielversprechende Option. Sie werden mit Wechselstrom betrieben, zeichnen sich häufig durch Robustheit und Langlebigkeit aus und werden weit verbreitet als Antriebsquelle für Industrieanlagen eingesetzt.
Neben dem Betrieb mit konstanter Drehzahl gibt es auch Wechselstrommotoren, die Vorwärts- und Rückwärtslauf sowie Drehzahlregelung unterstützen. Je nach Lastbedingungen und Betriebsart sollte auch geprüft werden, ob ein Getriebekopf oder eine Bremse vorhanden ist.
Sind jedoch hochpräzise Positionierung oder schnelle Beschleunigung und Abbremsung erforderlich, sind herkömmliche Induktionsmotoren oft nicht geeignet, sodass auch Schrittmotoren oder Servomotoren in Betracht kommen. Es ist wichtig, die Auswahl unter Berücksichtigung der erforderlichen Regelungsleistung und der Betriebsbedingungen zu treffen.
Wenn die Positionierung im Vordergrund steht, sollten Schritt- oder Servomotoren in Betracht gezogen werden
Bei Anwendungen, bei denen die Positionierung im Vordergrund steht, werden Schrittmotoren und Servomotoren je nach erforderlicher Genauigkeit, Geschwindigkeit und Lastbedingungen unterschiedlich eingesetzt. Für relativ einfache Positionieraufgaben eignen sich Schrittmotoren, die sich entsprechend den Impulssignalen in festen Winkelschritten drehen.
Allerdings ist Vorsicht geboten, da bei zu hoher Belastung oder zu starker Beschleunigung ein „Verlust der Synchronisation“ auftreten kann, wodurch der Motor nicht mehr wie befohlen dreht. Wenn eine schnelle und hochpräzise Positionierung sowie die Anpassung an Lastschwankungen erforderlich sind, kommen Servomotoren in Frage.
Servomotoren können ihre Drehbewegung anhand der von einem Encoder gelieferten Positionsdaten steuern. Bei der Auswahl sollten auch die Kosten für Peripheriegeräte und die Inbetriebnahme berücksichtigt werden.
Wenn es auf kompakte Bauweise, hohe Effizienz und lange Lebensdauer ankommt, sollten bürstenlose Motoren oder kernlose Motoren in Betracht gezogen werden
In Bereichen wie medizinischen Geräten, Präzisionsgeräten und Robotern, in denen eine kompakte Bauweise, Energieeffizienz und eine lange Lebensdauer gefragt sind, sind kernlose Motoren eine vielversprechende Wahl. Da bei bürstenlosen Motoren kein Bürstenverschleiß auftritt, lassen sich Wartungsaufwände leicht reduzieren, und sie eignen sich für einen hocheffizienten Betrieb.
Kernlose Motoren, deren Rotor keinen Eisenkern besitzt, zeichnen sich durch einen leichten rotierenden Teil sowie eine Konstruktion aus, die sich für schnelle Beschleunigung und Verzögerung sowie für kompakte und leichte Bauformen eignet. Da bürstenlose Motoren nach ihrem Kommutierungsverfahren und kernlose Motoren nach dem Vorhandensein eines Eisenkerns klassifiziert werden, müssen Struktur und Leistung je nach Anwendungszweck geprüft werden.
Vergleichen Sie das erforderliche Drehmoment, die Drehzahl, das Ansprechverhalten, die Steuerungsart und die Kosten und wählen Sie ein Produkt aus, das den Leistungsanforderungen Ihrer Anlage entspricht.
Zusammenfassung
Bei Industriemotoren gibt es verschiedene Typen wie Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und bürstenlose Motoren, die sich in ihren Eigenschaften und geeigneten Anwendungsbereichen unterscheiden. Bei der Auswahl ist es wichtig, neben Drehmoment, Drehzahl und Leistung auch Größe, Lebensdauer, Regelverhalten und Kosten umfassend zu prüfen.
Insbesondere bei Industrieanlagen, bei denen Kompaktheit, hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer gefragt sind, sind bürstenlose Motoren und kernlose Motoren eine vielversprechende Wahl. Klären Sie die Leistungsanforderungen Ihrer Anlage und wählen Sie ein für den Einsatzzweck geeignetes Produkt aus.
Takiron CI führt kleine Motoren wie kernlose Motoren, bürstenlose Motoren und Getriebemotoren. Wenn Sie Fragen zur Auswahl oder zu den Spezifikationen von Industriemotoren haben, wenden Sie sich bitte jederzeit an uns.
Produktinformationen und Kontakt
Ausführliche Informationen zu den Mikromotoren von C.I. Takiron finden Sie auf der folgenden Website.
- Produktseite: https://cik-ele.com/
- Kernlose Motoren: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Bürstenloser Motor: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Getriebemotoren: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Encoder: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Sollten Sie bei der Auswahl von Kleinmotoren für Ihre Produktentwicklung auf Schwierigkeiten stoßen, können Sie sich gerne über das Kontaktformular an uns wenden. Unsere technischen Berater werden Ihre Anwendungszwecke und Anforderungen mit Ihnen besprechen und Ihnen die optimale Lösung vorschlagen.
- Kontakt: https://cik-ele.com/contact/
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