Motoren werden in verschiedenen Industriebereichen – beispielsweise in der Fertigung, bei medizinischen Geräten und Präzisionsgeräten – als Antriebsquelle eingesetzt. Da ihre Leistungsfähigkeit die Qualität des Gesamtprodukts sowie die Produktionseffizienz beeinflusst, ist es notwendig, die „Lebensdauer“ von Motoren richtig zu verstehen und zu steuern.
In diesem Artikel werden die Kenntnisse, die Ingenieure beherrschen sollten, systematisch erläutert – angefangen bei der genauen Definition der Lebensdauer eines Motors über die Faktoren, die diese beeinflussen, bis hin zu den wichtigsten Aspekten bei der Auswahl und dem Betrieb zur Maximierung der Lebensdauer. Durch die richtige Auswahl des Motors lassen sich Wartungskosten senken und die Verfügbarkeit steigern.
| Unter der Aufsicht der Vertriebsgruppe für elektronische Bauteile der C.I. TAKIRON Corporation Dieser Artikel wurde auf der Grundlage der hochentwickelten technischen Kompetenz und des Fachwissens erstellt, die wir seit unserer Gründung im Jahr 1919 als führendes Unternehmen in der Kunststoffverarbeitung erworben haben.Unsere Abteilung analysiert kontinuierlich die Markttrends und neuesten Technologien im Bereich ultrakompakter, hochpräziser Mikromotoren und konzentriert sich darauf, Konstrukteuren und Entwicklern Informationen mit hohem Mehrwert zur Verfügung zu stellen. Als Expertenteam mit fundierten Kenntnissen der Produkteigenschaften unterstützen wir Sie durch die Bereitstellung präziser und praxisorientierter Inhalte bei der Lösung Ihrer Herausforderungen und bei technologischen Innovationen. |
Definition und Beurteilungskriterien für die Lebensdauer eines Motors
Um die Lebensdauer eines Motors genau zu erfassen, ist eine Beurteilung anhand von Leistungskriterien erforderlich und nicht lediglich anhand des Stillstandszustands.
Inhalt dieses Abschnitts
- Mechanische Lebensdauer und elektrische Lebensdauer
- Die wichtigsten Anzeichen für eine Leistungsminderung
Im Folgenden werden die einzelnen Bewertungskriterien näher betrachtet.
Mechanische Lebensdauer und elektrische Lebensdauer
Die Lebensdauer eines Motors lässt sich grob in die mechanische und die elektrische Lebensdauer unterteilen. Die mechanische Lebensdauer hängt vom Verschleiß beweglicher Teile wie Lager und Bürsten ab. Durch wiederholte Drehbewegungen verschleißt das Schmierfett in den Lagern, und wenn die Reibung zwischen den Metallteilen zunimmt, treten allmählich ungewöhnliche Geräusche und Vibrationen auf.
Die elektrische Lebensdauer hingegen hängt von der Alterung der Wicklungsisolierung und der Spule ab. In Umgebungen mit hohen Temperaturen oder bei Überlastung verschleißt das Isoliermaterial, wodurch das Risiko von Kurzschlüssen und Stromlecks steigt.
Da es je nach Einsatzumgebung und Belastungsbedingungen davon abhängt, welche der beiden Lebensdauern zuerst erreicht wird, ist eine Überprüfung unter beiden Gesichtspunkten erforderlich. Bei Anwendungen mit häufigen Ein- und Ausschaltvorgängen wird in der Regel zuerst die mechanische Lebensdauer erreicht, während in Umgebungen, in denen das Gerät im Dauerbetrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist, häufig zuerst die elektrische Lebensdauer erreicht wird.
Die wichtigsten Anzeichen für eine Leistungsminderung
Wenn sich ein Motor dem Ende seiner Lebensdauer nähert, treten verschiedene Anzeichen auf. Ein typisches Anzeichen ist eine Abweichung von der vorgeschriebenen Drehzahl. Wenn die Nenndrehzahl nicht mehr aufrechterhalten werden kann, wirkt sich dies auf die Leistung der gesamten angetriebenen Anlage aus.
Zudem führt ein Drehmomentabfall dazu, dass die vorgeschriebene Leistung nicht mehr erreicht wird. Ein Anstieg der Stromaufnahme ist ebenfalls ein nicht zu übersehender Indikator und ein Anzeichen für einen Effizienzverlust. Darüber hinaus deuten ungewöhnliche Geräusche und Vibrationen auf Lagerverschleiß oder Unwucht hin. Auch auf eine erhöhte Wärmeentwicklung ist zu achten.
Im Allgemeinen wird der Zustand, in dem ein Gerät nicht mehr funktioniert, oft als das Ende seiner Lebensdauer angesehen. Sobald jedoch diese Symptome auftreten, sollten Sie davon ausgehen, dass die Nennleistung nicht mehr gewährleistet ist, und geeignete Maßnahmen in Betracht ziehen. Im Hinblick auf die vorbeugende Instandhaltung ist es notwendig, diese Symptome regelmäßig zu überwachen und ein System zu etablieren, mit dem Anzeichen für das Ende der Lebensdauer frühzeitig erkannt werden können.
Die wichtigsten Faktoren, die die Lebensdauer eines Motors beeinflussen
Die Lebensdauer eines Motors hängt maßgeblich von drei Faktoren ab: den Einsatzbedingungen, den Belastungsbedingungen und der Wartung und Instandhaltung.
Inhalt dieses Abschnitts
- Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Fremdkörper beeinflussen die Lebensdauer
- Risiko einer Überlastung sowie häufiger Start-Stopp-Zyklen
- Verlängerung der Lebensdauer durch angemessene Schmierung und regelmäßige Inspektionen
Umweltfaktoren wie Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, Belastungsfaktoren wie Überlastung oder häufiges Ein- und Ausschalten sowie die Frage, ob eine angemessene Schmierung und regelmäßige Inspektionen gewährleistet sind, können die Lebensdauer um das Mehrfache beeinflussen.
Insbesondere unter hohen Temperaturen beschleunigt sich die Alterung der Isoliermaterialien, und bei Überlastung nimmt der Verschleiß der Lager zu; daher ist eine Berücksichtigung dieser Aspekte bereits in der Konstruktionsphase unerlässlich.
Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Fremdkörper beeinflussen die Lebensdauer
Die Betriebsumgebung wirkt sich unmittelbar auf die Lebensdauer des Motors aus. Hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung des Isoliermaterials und verkürzen die Lebensdauer erheblich. Bei herkömmlichen Isolationssystemen gilt als Faustregel auf der Grundlage des Arrhenius-Gesetzes, dass sich die Lebensdauer bei einem Temperaturanstieg um 10 °C halbiert.
Wird beispielsweise ein Motor, der für eine Nenntemperatur von 40 °C ausgelegt ist, in einer Umgebung mit 50 °C betrieben, kann sich seine erwartete Lebensdauer halbieren. In Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit sinkt der Isolationswiderstand, was als Ursache für Störungen wie Ableitströme oder Kurzschlüsse nicht außer Acht gelassen werden darf.
Zudem kann das Eindringen von Staub und Fremdkörpern zu Verschleiß an den Lagern und zu Kontaktstörungen an den Bürsten führen. In Produktionsumgebungen und bei Aufstellung im Freien ist besondere Vorsicht geboten, weshalb die Auswahl eines Motors mit geeigneter Schutzart (IP-Schutzklasse) erforderlich ist.
Risiko einer Überlastung sowie häufiger Ein- und Ausschaltvorgänge
Auch die Belastungsbedingungen sind ein wesentlicher Faktor, der die Lebensdauer des Motors maßgeblich beeinflusst. Bei einer Belastung, die über dem Nennwert liegt, steigen die Temperatur im Inneren des Motors und die mechanischen Belastungen an, was zu einem beschleunigten Verschleiß der Lager und Bürsten führt. Bei Betrieb jenseits des Nenndrehmoments steigt die Wärmeentwicklung in den Wicklungen, was zu einer fortschreitenden Verschlechterung der Isolierung führt.
Zudem verkürzen häufige Ein- und Ausschaltvorgänge die Lebensdauer aufgrund der elektrischen Belastung durch Einschaltströme sowie der Stoßbelastungen beim Anlaufen. Insbesondere bei Anwendungen, bei denen täglich mehrere hundert Ein- und Ausschaltvorgänge erfolgen, verkürzt sich die Lebensdauer im Vergleich zum normalen Dauerbetrieb tendenziell erheblich.Bei Geräten, die wiederholte Bewegungsabläufe erfordern – wie beispielsweise Industrieroboter oder automatische Türen –, müssen Motoren ausgewählt werden, die für häufiges Ein- und Ausschalten ausgelegt sind.
Verlängerung der Lebensdauer durch angemessene Schmierung und regelmäßige Inspektionen
Die Qualität der Wartung und Instandhaltung ist entscheidend für die tatsächliche Lebensdauer des Motors. Die wichtigsten Wartungsmaßnahmen und deren Auswirkungen sind nachfolgend aufgeführt*.
| Wartungsmaßnahmen | Inhalt und Wirkung |
| Nachfüllen von Schmierfett | Durch das ordnungsgemäße Nachfüllen von Schmierfett in die Lager wird die Reibung verringert und es werden ungewöhnliche Geräusche sowie eine übermäßige Wärmeentwicklung verhindert. |
| Austausch der Bürsten | Durch den regelmäßigen Austausch der Bürsten werden Kontaktstörungen verhindert und ein stabiler Stromfluss gewährleistet. |
| Erkennung von ungewöhnlichen Geräuschen und Vibrationen | Durch die frühzeitige Erkennung lassen sich plötzliche Ausfälle verhindern und ein planmäßiger Austausch von Bauteilen ermöglichen. |
| Reinigung | Durch die Entfernung von Staub von außen wird die Kühlleistung aufrechterhalten und das Eindringen von Fremdkörpern verhindert. |
Durch planmäßige Wartungsmaßnahmen lassen sich unerwartete Ausfälle verhindern und Ausfallzeiten minimieren. Die Einführung des Konzepts der vorbeugenden Instandhaltung und die Festlegung eines Zeitplans für regelmäßige Inspektionen tragen dazu bei, die Lebensdauer der Motoren zu maximieren und die Gesamtkosten zu senken.
*Die Tabelle dient lediglich als Beispiel und gibt keinen Überblick über alle Möglichkeiten, die unsere Motoren bieten.
Kriterien für die Auswahl langlebiger Motoren und die Lösungen von C.I. Takiron
Um die Lebensdauer eines Motors zu maximieren, ist es am effektivsten, bereits in der ersten Auswahlphase einen Motor zu wählen, dessen Bauweise und technische Daten den Einsatzbedingungen entsprechen.
Inhalt dieses Abschnitts
- Zuverlässigkeit durch den Aufbau ohne Eisenkern
- Erfolge in den Bereichen Medizin, Industrie und Optik
- Die drei Säulen: Auswahl, Betrieb und Wartung
Insbesondere kernlose Motoren zeichnen sich durch eine Konstruktion ohne Eisenkern aus, wodurch keine Eisenverluste entstehen und die Wärmeentwicklung gering ist, was zu einer langen Lebensdauer führt.
Die Mikromotoren von C.I. Takiron weisen eine umfangreiche Erfolgsbilanz in Bereichen auf, in denen hohe Zuverlässigkeit gefordert ist, wie beispielsweise bei medizinischen Geräten und Präzisionsinstrumenten. Sie zeichnen sich durch Eigenschaften wie Kogging-Freiheit, geringe Vibrationen und hohen Wirkungsgrad aus und bieten auch unter rauen Umgebungsbedingungen über einen langen Zeitraum hinweg eine stabile Leistung.
Zuverlässigkeit durch den Aufbau ohne Eisenkern
Kernlose Motoren zeichnen sich durch eine längere Lebensdauer aus, die sie ihrer von herkömmlichen Motoren abweichenden Bauweise verdanken. Da sie keinen Eisenkern besitzen, entsteht weniger Wärme durch Eisenverluste, wodurch der Anstieg der Innentemperatur begrenzt wird. Da ein Temperaturanstieg unmittelbar zur Alterung der Isoliermaterialien führt, trägt die geringere Wärmeentwicklung direkt zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
Da das Ruckdrehmoment (Drehungsunregelmäßigkeit) nahezu null ist, sind die mechanischen Belastungen gering, was wiederum die Belastung der Lager verringert. Da kein Eisenkern vorhanden ist, ist der Motor zudem leicht, und dank des geringen Trägheitsmoments zeichnet sich die Konstruktion durch eine hervorragende Ansprechbarkeit aus. Die Stöße beim Anlaufen und Stoppen sind gering, sodass die Konstruktion auch bei Anwendungen mit häufigen Start-Stopp-Zyklen eine stabile Leistung gewährleistet.
Aufgrund dieser Eigenschaften lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Eisenkernmotoren die Wärmeentwicklung und die mechanische Belastung verringern, sodass eine längere Lebensdauer zu erwarten ist.
Erfahrungen in den Bereichen Medizin, Industrie und Optik
Die Mikromotoren von C.I. Takiron haben sich bei der Erfüllung der strengen Anforderungen verschiedener Branchen bewährt. Die wichtigsten Anwendungsbereiche und Merkmale sind wie folgt:
| Fachgebiet | Anforderungsmerkmale | Lösungsansätze von C.I. Takiron |
| Medizinische Geräte | Hohe Zuverlässigkeit Geringe Vibrationen Kompakte Bauweise | Entwicklung von Motoren, die sich durch präzise Steuerung und geringe Geräuschentwicklung auszeichnen |
| Industrieausrüstung | Langzeit-Dauerbetrieb Stoßfestigkeit | Dank der wärmearme Bauweise bleibt die stabile Leistung auch im Dauerbetrieb erhalten |
| Optische Geräte | Hochpräzise Positionierung Geräuscharmut | Die hohe Reaktionsgeschwindigkeit unterstützt präzise Steuerungsvorgänge wie beispielsweise den Autofokus |
| Sicherheit | Niederspannungsstart Energiesparend | Der Start ist bereits ab 1,0 V möglich, was die Batterielebensdauer verlängert |
Wir bieten Ihnen optimale Lösungen durch maßgeschneiderte Anpassungen an die Anforderungen der jeweiligen Branchen sowie durch ein Unterstützungssystem, das bereits in der Prototypenphase ansetzt.
Die Lebensdauer eines Motors hängt von der Optimierung in der Konstruktionsphase ab
Eine lange Lebensdauer des Motors lässt sich nicht allein durch einen einzigen Faktor erreichen. Entscheidend sind die Auswahl der für die jeweilige Anwendung geeigneten Spezifikationen sowie die Einhaltung der Auslegungsgrenzen hinsichtlich Belastung, Temperatur und Versorgungsspannung. Insbesondere bei Kleinmotoren, deren Bauweise keine Wartung vorsieht, hat die Optimierung in der frühen Konstruktionsphase einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer.
C.I. Takiron beschränkt sich nicht nur auf die Bereitstellung von Produkten, sondern unterstützt seine Kunden bereits in der Konstruktionsphase dabei, die Lebensdauer der Motoren durch Bewertungstests und die Überprüfung der Betriebsbedingungen zu optimieren.
Zusammenfassung
Unter der Lebensdauer eines Motors versteht man den Zustand, in dem die Nennleistung nicht mehr aufrechterhalten werden kann; dabei wirken sich verschiedene Faktoren wie Umgebungsbedingungen, Belastung und Wartung in ihrer Gesamtheit aus. Um eine längere Lebensdauer zu erreichen, ist es am effektivsten, bereits in der Anfangsphase einen Motor auszuwählen, der für die jeweiligen Einsatzbedingungen geeignet ist. Insbesondere kernlose Motoren zeichnen sich durch ihre konstruktiven Vorteile aus und gewährleisten somit eine hohe Zuverlässigkeit sowie eine lange Lebensdauer.
Die Mikromotoren von C.I. Takiron haben sich in einer Vielzahl von Bereichen wie der Medizin, der Industrie und der Optik bewährt. Durch maßgeschneiderte Lösungen und technischen Support tragen sie zur Produktentwicklung und zur Steigerung der Produktionseffizienz unserer Kunden bei. Wenn Sie Beratung zur Motorauswahl oder zur Lebensdauer benötigen, wenden Sie sich bitte an C.I. Takiron.
Produktinformationen und Kontakt
Ausführliche Informationen zu den Mikromotoren von C.I. Takiron finden Sie auf der folgenden Website.
- Produktseite: https://cik-ele.com/
- Kernlose Motoren: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Bürstenlose Motoren: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Getriebemotoren: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Encoder: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Sollten Sie bei der Auswahl von Kleinmotoren für Ihre Produktentwicklung auf Schwierigkeiten stoßen, können Sie sich gerne über das Kontaktformular an uns wenden. Unsere technischen Berater werden Ihre Anwendungszwecke und Anforderungen mit Ihnen besprechen und Ihnen die optimale Lösung vorschlagen.
- Kontakt: https://cik-ele.com/contact/
