Mattke Servomotoren
Bürstenlose, elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren
Bürstenlose Servomotoren sind hochdynamische Elektromotoren mit besonders guten Regeleigenschaften
[Mehr: Klick auf den Begriff]Servomotoren (brushless motor, BLDC motor) enthalten einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor, der durch ein in der Statorwicklung erregtes und von einem Umrichter kontrolliertes Drehfeld bewegt wird; eine elektrische Verbindung zwischen Rotor und Stator über Kollektor und Bürsten besteht nicht. Die Vorteile dieses Motortyps liegen in sehr guter Wärmeableitung, der hohen Belastbarkeit (volles Drehmoment im Stillstand nahezu unbegrenzte Zeit möglich) und der weitestgehenden Wartungsfreiheit des Motors. Die einzigen Verschleißteile sind die Kugellager der Motorwelle, da die Kommutierung durch den Servoregler erfolgt.
Bei Rückführung der Rotorlage mittels Hallsensoren (Rotorlagegeber) eignet sich dieser Motortyp vor allem für Anwendungen im Dauerbetrieb mit hohen Drehmomenten bei Drehzahlen über 100Upm. Erfolgt die Rückmeldung der Rotorlage jedoch über einen Resolver oder Encoder (Impulsgeber), so ist der Motor als hochdynamisches Antriebselement einsetzbar; auch bei niedrigsten Drehzahlen hat er einen sehr guten Gleichlauf und es entsteht kein Rucken durch Drehmomenteinbrüche. Diese Antriebe eignen sich somit auch hervorragend zum Positionieren.
Stabanker-Motoren
Servo-Motoren mit Stabanker (Gleichstrommotoren, DC-Motoren) sind, im Gegensatz zu dem vorgenannten Typ, mit den Magneten im Stator und einem eisenbehafteten, bewickelten Rotor (Anker) in herkömmlicher Bauweise ausgestattet. Die Kommutierung erfolgt entweder durch Draht- oder Kohlebürsten.
Durch den meist schlanken, länglichen Aufbau haben diese Motoren kein hohes Rotorträgheitsmoment und sind daher extrem reaktionsschnell. Auch für die Erzielung hoher Drehmomente sind Stabanker-Motoren hervorragend geeignet. Die Verwendung unterschiedlichen Magnetmaterials für die Permanentmagnete (Ferrit, Alnico, Samarium-Cobalt) erlaubt verschiedene Baugrößen bei vergleichbaren Leistungen. Unsere Baureihe (Serie RS), die mit Samarium-Cobalt-Magneten ausgerüstet ist, zeichnet sich besonders neben dem geringen Bauvolumen durch ein sehr kleines Rotorträgheitsmoment und damit eine hohe Dynamik aus.
Die Ankerinduktivität ist bei diesem Motortyp im Vergleich zu den nachstehend beschriebenen Scheibenläufer-/ Glockenanker-Motoren recht hoch, auf den Einsatz von Motordrosseln (Zusatzinduktivitäten) kann daher in den meisten Fällen verzichtet werden.
Scheibenläufer-Motoren
Scheibenläufer Servo-Motoren besitzen einen eisenlosen Rotor (Läuferscheibe), der entweder flach aus Kupferdraht gewickelt ist, wobei die Drahtenden auf einen separaten Kollektor geführt werden (Serie GDM), oder aus einer Kunststoffscheibe mit ausgestanzter Kupferfolie (als Leiterzüge), die gleichzeitig als Kollektor dienen (Serie F, MC). Bei der letzteren Version erfolgt die Stromzufuhr der Kohlebürsten direkt auf die Leiterzüge, wobei auch hier die Kohlebürsten stets mehrere Leiter gleichzeitig überdecken, was für eine gute Kommutierung und geringes Bürstenfeuer sorgt. Durch die Vielzahl der Leiterbahnen entstehen keine Pollücken; der Motor hat auch bei kleinsten Drehzahlen einen runden, zahnungsfreien Lauf.
Beiden Scheibenläufertypen gemeinsam ist die geringe rotierende Masse, sowie der eisenlose Anker, wodurch der Motor speziell für hochdynamische Antriebe prädestiniert ist. Beschleunigen, Bremsen und Reversieren innerhalb von Millisekunden gehören zu den Eigenschaften, die diesen Motortyp neben geringer Baugröße bei hoher Leistung vor allen anderen auszeichnen. Scheibenläufer-Motoren sind sehr einfach anzusteuern - es besteht eine direkte Proportionalität zwischen Drehzahl und Spannung, sowie zwischen Drehmoment und Strom.
Aufgrund seines Aufbaus hat dieser Motortyp eine vergleichbar geringe Induktivität, was bei Verwendung von analogen Servoverstärkern unwesentlich ist. Die für pulsbreitenmodulierte Servoregler benötigte Mindestlastinduktivität wird durch Anschluß von Motordrosseln zwischen Regler und Motor erreicht.
Glockenanker-Motoren
Servo-Motoren mit Glockenanker (moving coil) besitzen einen eisenlosen Anker, der in Form einer freitragenden, drahtgewickelten Glocke um einen innenliegenden Permanentmagneten rotiert.
Die Kommutierung erfolgt über Bürsten und Kollektor. Die Vorteile sind, wie beim Scheibenläufermotor, hohe Leistungsdichte bei geringem Volumen und Gewicht, hoher Wirkungsgrad und ausgezeichnete Linearitätseigenschaften bezüglich Spannung/Drehzahl und Strom/Drehmoment. Auch diese Motoren sind sehr einfach zu regeln und eignen sich hervorragend zum hochgenauen Positionieren.
Aufgrund der mechanisch aufwendigen Konstruktion und der dabei erforderlichen Präzision wird dieser Motor in der Regel nur bis zu Leistungen von ca. 100 Watt gefertigt. Bezüglich der Anschlußinduktivität gilt das gleiche wie für Scheibenläufer-Motoren.
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