Continu maximale performance: Borstelloze motoren van FAULHABER

Borstelloze DC-motoren van FAULHABER staan garant voor maximale prestaties in de kleinste ruimtes. Ze leveren de hoogste waardes voor toerental, koppel en levensduur. Ze produceren bijzonder weinig ruis en trillingen. En ze kunnen zelfs overbelasting en continubedrijf aan. De modellen lopen uiteen van de kleinste micromotoren tot bijzonder efficiënte platte motoren en extreem krachtige motoren met externe rotortechnologie.

De naam verraadt het geheim van de borstelloze motor: de technologie werkt zonder borstels. Dat betekent dat er ook geen glijcontacten nodig zijn, die in conventionele DC-motoren de stroom omzetten (de commutatie). In plaats daarvan gebruiken DC-motoren elektronische commutatie.

Dit is mogelijk door het "omgekeerde" design van de borstelloze motor. De spoel van koperdraad fungeert als stator, en de magneten werken als de rotor. De controle-elektronica stuurt de stroom zo aan aan dat de spoel een magnetisch veld genereert, dat in een cirkel beweegt. Deze cirkelbeweging zorgt ervoor dat de magnetische rotor draait.

Hoe werken borstelloze motoren?

De wikkelingen zijn onderverdeeld in verschillende segmenten, die afwisselend onder spanning worden gezet. Ze genereren ieder een magnetisch veld. Een nauwkeurig aangestuurde constante verandering in de voedingsspanning naar de afzonderlijke segmenten van de wikkeling genereert een overeenkomstig patroon in de verandering van de magnetische velden.

De aantrekking en afstoting van de magneten verplaatst zich cirkelvormig en zet de rotor in beweging. Bij de meeste borstelloze meten elektronische sensoren, de zogeheten Hall-sensoren, constant de positiehoek van de rotor. De elektronica van de motor gebruikt de sensorsignalen om de stroom op het juiste moment van de rotatie aan of uit te zetten, of om de richting van de stroom om te keren.

FAULHABER biedt borstelloze motoren met vier verschillende designprincipes. De tweepolige en vierpolige borstelloze motoren hebben een verlengde cilindrische vorm. Net als bij DC-motoren bevindt de wikkeling zich aan de buitenzijde, met de magneten binnenin. Alleen vervullen ze de "omgekeerde" functie in vergelijking met de borstelloze variant: de wikkeling werkt als stator, en de magneten als rotor.

In de tweepolige motor bestaat de rotor uit één enkele magneet met een noord- en zuidpool. In de vierpolige motor heeft de rotor twee afwisselende noord- en zuidpolen.

In een derde variant hebben de borstelloze motoren van de B-Flat serie een plat, meerpolig ontwerp. In dit model zijn drie zelfdragende wikkelingen aangebracht op een ronde statorschijf. De rotor bestaat uit een magnetische schijf, die eveneens rond is. Door deze unieke lay-out kunnen de motoren van deze variant bijzonder plat blijven.

Bij de externe rotormotoren uit de serie BXT bevinden de rotormagneten zich aan de buitenkant, en de wikkelingen – in dit geval met een ijzeren kern – aan de binnenzijde. De motoren hebben 7 paren polen en dankzij de innovatieve wikkelingstechnologie behalen ze een extreem hoog koppel tot wel 134 mNm. De verhouding tussen koppel en gewicht en grootte is simpelweg ongeëvenaard.

FAULHABER biedt een ruime keus aan motorvarianten. Er is vrijwel altijd een aandrijving beschikbaar die de optimale oplossing biedt voor uw toepassing. Aanvullend bieden we een even groot assortiment aan tandwielkasten, bijvoorbeeld om het toerentalbereik uit te breiden of het koppel aan te passen.

In de eerste stappen geeft u de basisparameters op:

• Nominale stroom en spanning
• Toerental en koppel
• Grootte (max. lengte en diameter)

De overige criteria zijn afhankelijk van de vereisten van de mechanische integratie. Belangrijke overwegingen hiervoor zijn bijvoorbeeld de locatie en het soort bevestigingspunten of de asdiameter. De uitrusting van de aandrijvingen moet ook aansluiten op de gebruiksomgeving. Door omgevingsfactoren als extreme temperaturen, negatieve druk, vochtigheid of stof, moet de aandrijving wellicht een bepaalde beschermingsklasse hebben, compatibel zijn met een vacuüm of geschikt zijn voor een bepaald temperatuurbereik. Voor veel toepassingen zijn ook het geluids- en trillingsniveau van de aandrijvingen belangrijk.

De beschikbare accessoires kunnen ook de doorslag geven voor de inbouw in de toepassing. FAULHABER biedt een uitgebreid assortiment van specifieke combinatiemogelijkheden voor borstelloze motoren. Naast precisietandwielkasten (planetaire tandwielkasten, spurgears en spelingsvrij tandwielkasten) omvat het productassortiment ook encoders met hoge resolutie (incrementele en absolute encoders) en krachtige technologie voor de aansturing (Speed Controllers, Motion Controllers). Met onze online tool, de Drive Calculator, kunt u snel en eenvoudig de meest geschikte borstelloze motor vinden voor uw toepassing. Ook is het mogelijk om aandrijvingen op maat te laten maken die specifiek zijn geconfigureerd voor gespecialiseerde toepassingen.

Omdat borstelloze motoren zonder glijcontact werken, veroorzaakt de commutatie geen slijtage. Alleen de lagers zullen onvermijdelijk slijten, maar die hebben een veel langere levensduur dan borstels. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden kunnen borstelloze motoren daarom een levensduur van ruim 25.000 uur bereiken. Dat is ongeveer vijf keer langer dan de levensduur van DC-motoren met borstel. Zonder borstels produceren de motoren ook bijzonder weinig geluid. Ook als het gaat om de toerentallen, zijn de verschillen groot: borstelloze motoren kunnen tot 100.000 omwentelingen per minuut bereiken, ongeveer vier keer meer dan DC-motoren met borstel.

Borstelloze DC-motoren vereisen significant complexere elektronica dan DC-motoren met borstel. Dat maakt deze motoren duurder, en de integratie vereist meer werk. Omdat de spoel vast is en de magneten bewegen, is het traagheidsmoment van borstelloze motoren groter. Ze vereisen een hogere startspanning, maar tegelijkertijd kunnen ze meer overbelasting aan. Ze zijn ook beschikbaar als platte motoren met een bijzonder korte totale lengte.

DC-motoren met borstel zijn daarentegen relatief eenvoudig aan te sturen en te integreren. Deze motoren vereisen geen feedbacklus en vereisen in theorie alleen een DC-voedingsaansluiting. Door dit eenvoudige ontwerp zijn bijzonder kostenefficiënte oplossingen mogelijk. In de DC-motoren van FAULHABER draait een zelfdragende ijzerloze koperwikkeling met een bijzonder laag gewicht en een bijbehorend bijna verwaarloosbaar traagheidsmoment. Ze presteren ook al bij een bijzonder lage startspanning en werken ook bij lage toerentallen. Dit is vooral van belang bij toepassingen die op batterijen werken. Tegelijkertijd kunnen deze DC-motoren snel wisselen van toerental. Door het lage traagheidsmoment is hun overbelastingscapaciteit echter beperkt.