DC-Motoren

Die von Dr. Fritz Faulhaber senior entwickelte und 1958 patentierte freitragende, eisenlose Rotorspule mit Schrägwicklung ist das Kernstück der FAULHABER DC-Motoren.

Die revolutionäre Technologie hat mit ihrer Dynamik auf kleinstem Raum und bei niedrigstem Gewicht, ihrer Präzision und Zuverlässigkeit neue Wege für zahlreiche Anwendungsgebiete eröffnet.

Die wesentlichen Vorteile dieser einzigartigen Antriebstechnologie sind:

• Kein Rastmoment, wodurch ein präziser Positionierbetrieb sowie sehr gute Drehzahlregelung ermöglicht und ein insgesamt höherer Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen DC-Motortypen erreicht wird
• Extrem hohes Drehmoment und hohe Leistung im Verhältnis zu Größe und Gewicht des Motors
• Absolut lineares Verhältnis von Last zu Drehzahl, Strom zu Drehmoment und Spannung zu Drehzahl
• Ein geringes Rotorträgheitsmoment garantiert eine her vorragen de Dynamik bei Start- und Stopbetrieb
• Extrem niedrige Welligkeit und geringe elektromagnetische Störungen

FAULHABER DC-Motoren sind mit zwei verschiedenen Kommutierungssystemen verfügbar: Edelmetallkommutierung und Graphitkommutierung.

Der Begriff Edelmetallkommutierung bezieht sich auf die in den Bürsten und im Kommutator verwendeten Materialien, die aus Hochleistungs-Edelmetalllegierungen bestehen. Diese Art des Kommutierungssystems wird hauptsächlich aufgrund seiner geringen Größe, des sehr niedrigen Übergangswiderstandes und des präzisen Kommutierungssignals verwendet. Das Kommutierungssystem eignet sich besonders für Anwendungen mit kleiner Strombelastung wie z. B. batteriebetriebene Geräte.

Generell haben edelmetallkommutierte Motoren ihren optimalen Arbeitspunkt für Dauerbetrieb bei Last am Punkt oder nahe ihres höchsten Wirkungsgrades. Der Begriff Graphitkommutierung bezieht sich auf das verwendete Bürstenmaterial in Kombination mit einem Kommutator aus einer Kupferlegierung. Dieses Kommutierungssystem ist sehr robust und eignet sich besser für dynamische Hochleistungsapplikationen mit schnellem Start- / Stopbetrieb oder periodischen Überlastbedingungen.

FAULHABER DC-Motoren gibt es mit einer Vielzahl verschiedener Magnete, perfekt abgestimmt auf die Performance des jeweiligen Motortyps. Diese Materialien schließen AlNiCo-Magnete sowie hochwertige Seltene-Erden-Typen, wie z. B. SmCo und NdFeB, ein.

Die Lebensdauer eines FAULHABER DC-Motors hängt im Wesentlichen vom gewählten Arbeitspunkt und den Umgebungsbedingungen in der Anwendung ab. Die Gesamtlebensdauer kann daher stark variieren – von einigen hundert Stunden unter Extrembedingungen bis hin zu über 25.000 Stunden unter optimalen Voraussetzungen. Unter typischen Lastbedingungen hat ein FAULHABER DC-Motor eine Gesamtlebensdauer im Bereich von 1.000 bis 5.000 Stunden.

Im Allgemeinen wird die Lebensdauer eines FAULHABER DC-Motors durch die Auswirkungen des elektrischen und mechanischen Verschleißes des Kommutators und der Bürsten bestimmt. Der elektrische Verschleiß (Funkenbildung) hängt stark von der elektrischen Last und der Motordrehzahl ab. Bei zunehmender Last und Drehzahl reduziert sich in der Regel die typische Lebensdauer eines Motors.

Die Auswirkungen des elektrischen Verschleißes sind für Motoren mit Edelmetallkommutierung ausgeprägter und variieren je nach Nennspannung der Wicklung. Soweit erforderlich, werden FAULHABER DC-Motoren mit einer integrierten Funkenunterdrückung ausgerüstet, wodurch die negativen Auswirkungen der Funkenbildung auf die Lebensdauer minimiert werden.

Der mechanische Verschleiß des Kommutierungssystems hängt von der Motordrehzahl ab und nimmt mit steigenden Drehzahlen zu. Im Allgemeinen kann bei Applikationen mit über den Spezifi kationen liegenden Drehzahlen und Lasten mit graphitkommutierten Motoren eine längere Lebensdauer erzielt werden. Außerdem ist es wichtig, die zulässige Belastung für die Lagerung gemäß Datenblatt im Dauer betrieb nicht zu überschreiten, da ansonsten die Lebensdauer ebenfalls negativ beeinfl usst wird.

Andere, die Lebensdauer beeinträchtigenden Auswirkungen sind Umgebungsbedingungen wie extreme Feuchtig keit und Temperatur, starke Vibrationen und Erschütterungen sowie eine falsche oder nicht optimale Montage des Motors in der Applikation.

Darüber hinaus hat die Art der Regelung des Motors einen großen Einfl uss auf die Lebensdauer. Wenn z. B. ein PWM-Signal für die Regelung verwendet wird, empfiehlt FAULHABER eine Mindestfrequenz von 20 kHz

FAULHABER ist auf die Anpassung seiner Standardprodukte für kundenspezifi sche Anwendungen spezialisiert.

Folgende Standardoptionen sind für FAULHABER DC-Motoren verfügbar:

• Zusätzliche Spannungstypen
• Anschlussleitungen (PTFE und PVC) und Stecker
• Konfigurierbare Wellenlänge und zweites Wellenende
• Modifizierte Wellengeometrie und Ritzelkonfigurationen wie z. B. Flächen, Zahnräder, Scheiben und Exzenter
• Erweiterter Temperaturbereich
• Vakuumtauglichkeit (z. B. 10-5 Pa)
• Modifi zierungen für Applikationen mit hohen Drehzahlen und/oder hohen Lasten
• Modifi zierungen für Motoren mit erhöhten elektrischen oder mechanischen Toleranzanforderungen

FAULHABER bietet für seine DC-Motoren die branchenweit größte Auswahl an maßgeschneiderten Kombinationsmöglichkeiten, unter anderem mit:

• Präzisionsgetriebe (Planetengetriebe, Stirnrad- und spielarme Stirnradgetriebe)
• Hochauflösende Encoder (Inkremental- und Absolutencoder)
• Leistungsfähige Steuerungen (Speed Controller, Motion Controller)