Nicht geschlitzter vs. geschlitzter Motor: Was ist der Unterschied?
Erfahren Sie den Unterschied zwischen einem nicht geschlitzten und einem geschlitzten Motor und verstehen Sie, wie ein nicht geschlitzter Motor funktioniert, welche Vorteile er hat und welche Anwendungen damit infrage kommen.
September 4, 2024
Bei nicht geschlitzten und geschlitzten Motoren handelt es sich um zwei deutlich unterschiedliche Elektromotortopologien. Ihre Namen beschreiben die Form der im Stator verwendeten Elektroblechbleche. In diesem Artikel wird beschrieben, welche Auswirkungen diese Form auf die Eigenschaften des Motors hat. Bei der Auswahl des richtigen Elektromotors für jede Anwendung ist es wichtig, die Unterschiede zwischen diesen beiden Motortypen zu verstehen.
Was ist ein geschlitzter Motor?
Bei einem geschlitzten Motor, auch Eisenkernmotor genannt, hat der laminierte Stahl eiserne „Zähne“, wodurch Zwischenräume zwischen diesen Zähnen entstehen, auch Schlitze genannt. Bei einem geschlitzten Motor werden die Kupferwicklungen um die Statorzähne gewickelt. Die Stahlzähne konzentrieren das Magnetfeld im Luftspalt.
Der einfachste Weg, die Motortopologie eines bestimmten mechatronischen Geräts zu bestimmen, besteht darin, die Welle zu drehen, um festzustellen, ob ein Rasteffekt vorliegt oder nicht. Liegt ein Rasteffekt vor, handelt es sich bei dem Motor um einen nicht geschlitzten Permanentmagnetmotor. Wenn nicht, könnte es sich um ein nicht geschlitztes Design handeln. Dies liegt daran, dass Eisenzähne die Magnete auf dem Rotor anziehen, während dieser rotiert, wodurch eine ungleichmäßige Rotation entsteht, die als Rasten bezeichnet wird.
Was ist ein nicht geschlitzter Motor?
Bei einem nutenlosen Motor hat der laminierte Stahl die Form eines glatten Rings und befindet sich vollständig auf der Außenseite der Statorwicklungen. Cogging ist bei nicht geschlitzten Motoren nicht vorhanden. Bei einem nicht geschlitzten Motor werden die Kupferwicklungen um die Statorzähne gewickelt. Bei nutzlosen Motoren erfolgt die Wicklung anders. Für schlitzlose Motoren gibt es mehrere verschiedene Wicklungstechnologien.
Wie funktioniert ein nicht geschlitzter Motor?
Nicht geschlitzte Motoren funktionieren wie jeder andere elektrische Gleichstrommotor nach den Grundprinzipien der elektromagnetischen Induktion. Durch das Anlegen von Strom erzeugen die Wicklungen des Stators ein Magnetfeld, das mit den Magneten des Rotors interagiert, eine Drehbewegung hervorruft und ein Drehmoment erzeugt.
Das Fehlen von Schlitzen im Stator bietet mehrere Vorteile. Der Wegfall des Rastmoments ermöglicht etwa eine gleichmäßigere Rotation, weshalb sich diese Motoren ideal für Anwendungen eignen, die eine hohe Präzision und geringe Vibration erfordern. Ebenso haben nicht geschlitzte Motoren in der Regel eine geringere Induktivität und einen niedrigeren Widerstand, was sich in einem höheren Wirkungsgrad und einem besseren Wärmemanagement niederschlägt. Das glatte Kerndesign ermöglicht aufgrund ihres dünnen Querschnitts auch eine kompaktere Motorkonstruktion, was eine höhere Leistungsdichte bei kleinerem Platzbedarf ermöglicht.
Die Elektroblechbeschichtung ist auch eine Quelle von drehzahlabhängigen Verlusten. Wenn sich der Motor dreht, erzeugen die Rotormagnete ein magnetisches Wechselfeld, das mit dem Elektroband interagiert. Diese Statorverluste sind in den Teilen der Statorbleche, die den Magneten am nächsten sind, höher. Bei einem geschlitzten Motor befinden sich die Bleche näher am Rotor, wodurch höhere drehzahlabhängige Verluste entstehen.
Anwendungen mit nicht geschlitzten Motoren
Dank der einzigartigen Eigenschaften von nicht geschlitzten Motoren eignen sie sich für verschiedene Anwendungen, die Präzision, hohe Geschwindigkeiten, ein hohes ID/OD-Verhältnis und einen hohen Wirkungsgrad erfordern. Zu den bemerkenswerten Anwendungen gehören:
- Medizinische Geräte: Wird in medizinischen Bildgebungssystemen, chirurgischen Instrumenten und anderen Geräten verwendet, bei denen eine präzise und zuverlässige Bewegung unerlässlich ist.
- Luft-/Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrt wegen ihrer leichten und kompakten Bauweise, die Platz- und Energieeffizienz optimiert, geschätzt.
- Verteidigung: Viele Verteidigungsanwendungen erfordern eine hohe Präzision, eine gleichmäßige Spurführung, ein geringes Gewicht und kein Rastverhalten, weshalb nicht geschlitzte Motoren die optimale Wahl sind.
- Herstellung von Halbleitern: Die extreme Präzision, die für die Herstellung von Halbleitern erforderlich ist, kann mit nicht geschlitzten Motoren erreicht werden.
- Robotik: Ideal für Robotersysteme, die eine exakte Positionierung und minimale Vibration erfordern.
- Präzisionsinstrumente: In optischen Geräten und anderen Instrumenten, bei denen eine genaue und gleichmäßige Bewegung entscheidend ist.
- Marine-Felgenantriebe: Der große Innendurchmesser führt zu einem großen Propeller in einem felgengetriebenen Triebwerk, was die Effizienz erhöht.
Nicht geschlitzte Alva-Motoren vs. geschlitzte Motoren
Ein nicht geschlitzter Motor und ein geschlitzter Motor haben unterschiedliche Stärken und Schwächen:
- Spitzendrehmoment: Nutenlose Motoren können aufgrund ihrer Konstruktion kaum gesättigt werden, was bedeutet, dass nur die thermischen Grenzwerte ihr maximales Drehmoment einschränken. In vielen Anwendungen begrenzt die Sättigung der Stahlbleche das maximale Drehmoment des Schlitzmotors.
- Innerer Durchmesser: Aufgrund der schlanken Stahllaminierung hat ein nicht geschlitzter Motor ein höheres Verhältnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser als ein Schlitzmotor, was eine kompaktere Bauweise ermöglicht.
- Präzision: Nicht geschlitzte Motoren haben kein Rastmoment und eine höhere lineare Drehmomentabgabe für ein höheres Drehmoment im Vergleich zu geschlitzten Motoren, was ein höheres Maß an Präzision ermöglicht.
- Schnellere Reaktionszeit: Nicht geschlitzte Motoren haben eine geringere Induktivität als Schlitzmotoren, was zu einer kleineren elektrischen Zeitkonstante und einer schnelleren Stromreaktion auf erhöhte Spannung führt.
- Rotationsträgheit: Aufgrund des größeren Abstands zu den Statorblechen haben nutenlose Motoren größere Magnete als geschlitzte Motoren, was wiederum die Rotationsträgheit des Motors erhöht.
- Kosten: Geschlitzte Motoren verwenden weniger magnetisches Material als nicht geschlitzte Motoren, was wiederum zu niedrigeren Materialkosten bei der Herstellung von geschlitzten Motoren führen kann.
- Effizienz: Sowohl nicht geschlitzte als auch geschlitzte Motoren können einen hohen Wirkungsgrad erreichen, wenn sie gut für die jeweilige Anwendung ausgelegt sind. Bei sehr hohen Drehzahlen haben nicht geschlitzte Motoren geringere Verluste und einen höheren Wirkungsgrad als geschlitzte Motoren.
Alvas FiberPrinting™-Technologie bietet Ihnen all diese Vorteile. Die folgenden Grafiken zeigen drei Vergleiche zwischen einem nicht geschlitzten Alva-Motor und einem herkömmlichen geschlitzten Motor, der mit einem optimalen Motortreiber gesteuert wird.
Nutenlose Präzisionstorquemotoren
Nicht geschlitzte Motoren eignen sich hervorragend für Anwendungen, die eine präzise Positionierung und eine stark kontrollierte Bewegung erfordern. Ein Torquemotor ist ein Motor, der optimal für hohe Drehmomente ausgelegt ist. Die Verwendung eines Präzisionsmorquemotors ohne Nuten kann die Leistung in Präzisionsanwendungen erhöhen, da das Rastmoment Null ist und das Verhältnis von Drehmoment zu Strom bei erhöhten Drehmomenten linear ist. Ein nutenloser Torquemotor wird praktisch nie gesättigt, sodass Präzisionstorquemotoren ohne Nuten ein sehr hohes Spitzendrehmoment erreichen können.
In Bereichen wie der Roboterchirurgie, Halbleitergeräten und High-End-Bildgebungssystemen ist die Präzision von nutlosen Torquemotoren oft entscheidend. Diese Motoren ermöglichen exakte Bewegungen und Positionierungen, die in Umgebungen, in denen selbst geringfügige Abweichungen erhebliche Folgen haben können, unerlässlich sind.
Nicht geschlitzte Motoren bieten klare Vorteile gegenüber geschlitzten Motoren, insbesondere in Szenarien, die eine hohe Präzision, einen reibungslosen Betrieb und eine kompakte Bauweise erfordern. Ein gründliches Verständnis der Unterschiede zwischen diesen Motortypen ist entscheidend für die Auswahl der am besten geeigneten Option für jedes Design.
Nicolas Giraudo
Kaufmännischer Leiter
Fossegrenda 1, 7038 Trondheim, Norwegen
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