Bürsten- vs. bürstenlose DC-Motoren: Grundlagen, Unterschiede und Anwendungen

Wie bewegt sich Ihr Auto? Die Magie heißt Elektromotor – ein elektromagnetischer Wandler, der elektrische in mechanische Energie umsetzt (Schaltzeichen M). Er erzeugt Drehmoment als Antrieb für Lokomotiven, Bahnen, Rasierer, Spielzeuge u. v. m.

Einordnung nach Speisung

• DC-Motor: Gleichstrom → Mechanik (z. B. Auto, Spielzeug)
• AC-Motor: Wechselstrom → Mechanik (Waschmaschine, Kühlschrank, Lüfter, Pumpen)

DC-Motor-Untertypen (Struktur/Prinzip)

Bürstenloser DC-Motor (BLDC / EC-Motor)

Stator und Rotor sind gegenüber dem klassischen DC-Motor getauscht: Rotor = Dauermagnet (Luftspaltfluss), Stator = Ankerrwicklung (mehrphasig). Strukturell ähnlich dem permanenterregten Synchronmotor. Kommutierung erfolgt elektronisch über Positionsensoren (Hall, Encoder).

Hauptanwendungen: PC-Peripherie (Drucker, Laufwerke), Kopierer, Kameras, Tonband, Festplatten – überall, wo präzise, wartungsfreie Drehzahl gefordert ist.

Bürstenbehafteter DC-Motor

Zwei Bürsten (Kohle/Kupfer) auf der Rückseite des Motors fest montiert, kontaktieren den Kommutator am Rotor. Dieser verbindet die Rotorwicklungen. Durch ständigen Polwechsel der Spulen gegenüber den Feldmagneten entsteht Drehmoment.

Unterteilung:

• Elektromagnetisch erregt (Feldwicklung)
• Permanenterregt (Dauermagnet)

Elektromagnetisch erregte DC-Motoren

• Reihenschluss (Series): Erregung in Reihe mit Anker. Hohes Anlaufmoment → Elektrowerkzeuge, Küchengeräte.
• Nebenschluss (Shunt): Erregung parallel zum Anker, gemeinsame Versorgung. Konstanter Drehzahl → große Drehbänke, Hobelmaschinen.
• Getrennterregt (Separate): Erregung und Anker separate Quellen. Permanenterregte Motoren verhalten sich ähnlich. Ebenfalls für große Werkzeugmaschinen.
• Zusammengeschaltet (Compound): Zwei Erregungswicklungen (Reihe + Nebenschluss). Kumulativ (Flüsse addieren) → Schiffe, Oberleitungsbusse, Hebezeuge; Differentiell (Flüsse subtrahieren) – selten.

Permanenterregte DC-Motoren (PMDC)

Magnetwerkstoffe: Selten-Erd (SmCo, NdFeB), Ferrit, AlNiCo. Anwendung extrem breit: Luftfahrt, Rüstung, Industrie, Alltag.

• Ursprung: Erster Motor war permanenterregt, aber schwache Magnete limitierten Einsatz.
• AlNiCo: Nächstes Level, aber teuer → begrenzte Verbreitung.
• Ferrit (ab 1950er): Günstig → Massenanwendung: Spielzeug, Audio, Auto-Kleinmotoren, Industrie-Servos <500 W. >92 % aller DC-Motoren <500 W sind Ferrit-PMDC.
• Selten-Erd (SmCo, 1960er): Hochleistungs-Servos möglich, aber sehr teuer.
• NdFeB (1980er): Fast in allen Eigenschaften besser (außer Arbeitstemperatur, Tempko), dabei günstiger. Erwartung: Alle Servomotoren (DC, AC, Schritt) werden langfristig von permanenterregten Motoren abgelöst.

In der Klimatechnik sind permanenterregte BLDC-Motoren heute Leitindikator für Technologiereife.

Mehr Details gewünscht? Kontaktieren Sie uns oder kommentieren Sie.