Was ist ein Elektromotor (Servomotor)?

Ein Elektromotor (Servomotor) ist ein Gerät, das den elektrischen Stromfluss in die mechanische Drehung einer Spindel oder eines Rotors umwandelt. Die Rotation wird in vielen Anwendungen in eine lineare Bewegung umgewandelt.

Was ist ein Elektromotor (Servomotor)?

Ein Elektromotor (Servomotor) ist ein Gerät, das den elektrischen Stromfluss in die mechanische Drehung einer Spindel oder eines Rotors umwandelt. Die Rotation wird in vielen Anwendungen in eine lineare Bewegung umgewandelt. Arten von Elektromotoren

Es gibt viele Varianten von Elektromotoren - zum Beispiel

• DC-Motoren, bürstenbehaftete

• DC-Motoren, bürstenlose

• AC-Motoren, synchron

• AC- Motor, asynchron

Die Motoren können je nach Anwendung und verfügbarer Versorgung mit einer Vielzahl von Spannungen betrieben werden.

Wie funktioniert ein AC-Servomotor? Der Begriff Servomotor kommt von seinem früheren Einsatzgebiet als Hilfsantrieb („servus“ – lateinisch für „Diener“) und beschreibt im Gegensatz zu Motorbezeichnungen wie DC-Motor oder Induktionsmotor kein physikalisches Wirkungsprinzip. Ein Servoantrieb kann einen Gleichstrommotor, einen Asynchronmotor oder einen Synchronmotor, also jede Art Elektromotor enthalten. Die Unterscheidung zu anderen Motoren liegt also nicht im Motor selbst, sondern allein in ihrer Ansteuerung, die in einem geschlossenen Regelkreis betrieben wird. Das folgende Diagramm zeigt eine dreiphasige Wellenform eines AC-Servomotors. Jede Phase ist durch einen Phasenwinkel von 120° verschoben, wie im Vektordiagramm in der Mitte gezeigt wird.

Bei einem bestimmten Phasenwinkel gibt es eine resultierende Richtung für das Feld, die durch Vektoraddition berechnet werden kann. Der Rotor im Motor folgt der Feldrichtung, und wenn die AC-Wellenform mit der Zeit „fortschreitet“, dreht sich der Rotor wie abgebildet. Rotorstellung bei 0°:

Rotorstellung bei: +30°:

Rotorstellung bei: 120°:

Und so weiter durch einen vollständigen Zyklus von 360°, in dem der Rotor effektiv in seine Startposition zurückkehrt und den Vorgang erneut wiederholt.

Wie wähle ich einen Elektromotor aus? Nicht alle Anwendungen eignen sich für den Einsatz eines Elektromotors (Servomotor). Obwohl die Größe für seine Leistung effizient ist, wäre der Motor oben viel zu groß, um beispielsweise einen DVD-Player anzutreiben. Außerdem wäre eine dreiphasige Versorgung nicht ideal für häusliche (oder die meisten kommerziellen) Situationen. Daher ist die Anwendung ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Bestimmung der Größe und Spannungsversorgung. Die Leistung (über das Drehmoment), die vom Elektromotor benötigt wird, ist eine wichtige Überlegung. Wie sind die dynamischen Verhältnisse in der Anwendung – Last, Beschleunigung/Verzögerung und Entfernungen, die radial oder seitlich bewegt werden müssen? Wichtig ist auch die Stabilität der Drehzahl; soll der Motor auch bei niedrigen Drehzahlen mit konstanter Drehzahl laufen? Schließlich werden die Umgebungsbedingungen berücksichtigt – wie hoch ist die Betriebstemperatur und sind Gase oder Stäube wahrscheinlich ein Problem? Wird der Motor in einer explosionsgefährdeten Umgebung betrieben und erfordert eine ATEX-Einstufung? Arten von Elektromotoren Wie oben erwähnt, gibt es zahlreiche Optionen für Motoren; angetrieben DC oder AC und verschiedene Spannungen, abhängig von der Anwendung. Eine relevante Überlegung bei der Auswahl von Motoren ist der Unterschied zwischen Servo- und Schrittmotoren. Ein Servomotor hat einen Rückkopplungsmechanismus – das Rückkopplungssignal wird mit einem Sollwert verglichen, bis es keine Differenz mehr gibt, wenn der Motor eine gewünschte Position erreicht hat. Der dadurch notwendige Antriebsstrang (Regelkreis) ist hier schematisch dargestellt.

Typische Anwendungen von Elektromotoren Elektromotoren sind in einer Vielzahl von Anwendungen zu finden – im Haushalt, wie CDs, DVDs, Waschmaschinen usw. und im gewerblichen Bereich sowie in medizinischen und industriellen Anwendungen. In Verbindung mit einem linearen Antrieb finden sich typische Anwendungen unter anderem in der Automobilindustrie, der Materialhandhabung, der Robotik, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Verpackung.

Was benötige ich noch, damit Elektromotoren funktionieren? Eine geeignete elektrische Versorgung und die dazugehörige Verkabelung zu den Geräten sind unerlässlich. In jeder Anwendung muss der Motor entweder direkt über Zahnräder oder Riemen mit seinen angetriebenen Komponenten verbunden werden. Verwenden Sie unbedingt die richtigen Motor- und Feedbackkabel, damit die Kommunikation zwischen Servoumrichter und Servomotor optimal ist. Hierbei sind die häufigsten Fehlerquellen bei den Inbetriebnahmen zu finden.

Besuchen Sie unseren Abschnitt über elektrische Antriebe, um mehr zu erfahren.