Bei Antrieben für Industrieanlagen ist das „Drehmoment“ ein entscheidender Faktor, der die Leistungsfähigkeit des Produkts beeinflusst. Insbesondere bei Anwendungen, bei denen auch bei niedrigen Drehzahlen ein stabiles, hohes Drehmoment erforderlich ist – wie beispielsweise bei Aufwickelvorrichtungen, Spannungsregelungen und Andruckvorgängen –, ist die Auswahl eines geeigneten Motors unerlässlich.
Drehmomentmotoren zeichnen sich durch ein hohes Anlaufdrehmoment und eine abfallende Drehmomentkurve aus und werden aufgrund ihrer Eigenschaft, dass sich das Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert, in einer Vielzahl von Industriebereichen eingesetzt.
In diesem Artikel werden die Grundprinzipien, Eigenschaften und wichtigsten Anwendungsbereiche von Drehmomentmotoren ausführlich erläutert und gleichzeitig wichtige Aspekte bei der Auswahl von Motoren vorgestellt, die ein hohes Drehmoment erzielen. Ingenieure, die bei der Motorauswahl vor einer schwierigen Entscheidung stehen, können diesen Artikel als Orientierungshilfe nutzen.
*Drehmomentmotoren gehören nicht zum Sortiment unseres Unternehmens.
| 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. |
Was ist ein Drehmomentmotor? Grundlagen und Eigenschaften verstehen
Ein Drehmomentmotor ist ein spezieller Motor, der auch bei niedrigen Drehzahlen ein stabiles, hohes Drehmoment liefert.
Die Grundkonstruktion entspricht der eines herkömmlichen Induktionsmotors, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass der Widerstand des Rotors bewusst hoch ausgelegt ist. Da auch bei niedrigen Drehzahlen und im blockierten Zustand ein stabiles Drehmoment erzielt wird, eignet er sich für Anwendungen mit schwankender Last.
Inhalt dieses Abschnitts
- Funktionsprinzip des Drehmomentmotors: Zusammenhang zwischen Schlupf und Drehmomentkennlinie
- Die wichtigsten Eigenschaften von Drehmomentmotoren und die Spannungssteuerung
- Unterschiede zu herkömmlichen Induktionsmotoren
Machen Sie sich mit den Funktionsprinzipien und Eigenschaften von Drehmomentmotoren vertraut, um die optimale Auswahl treffen zu können.
Funktionsprinzip eines Drehmomentmotors: Der Zusammenhang zwischen Schlupf und Drehmomentkennlinie
Ein Drehmomentmotor erzeugt sein Drehmoment durch die Nutzung des „Schlupfs“, der zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor entsteht. Unter Schlupf versteht man die Differenz zwischen der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds und der tatsächlichen Drehzahl des Rotors. Da der Rotor mit einem hohen Widerstand ausgelegt ist, ist auch bei hohem Schlupf ein stabiler Betrieb gewährleistet.
Bei niedrigen Drehzahlen kann ein hohes Drehmoment erzeugt werden, wobei Drehzahl und Drehmoment automatisch an Laständerungen angepasst werden. Je größer der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor ist, desto stärker fließt der Induktionsstrom, wodurch das Drehmoment zunimmt.
Die wichtigsten Eigenschaften von Drehmomentmotoren und die Spannungsregelung
Das herausragendste Merkmal eines Drehmomentmotors ist seine Drehmomentabfallcharakteristik. Bei niedrigen Drehzahlen liefert er ein hohes Drehmoment, bei hohen Drehzahlen hingegen ein geringes Drehmoment. Bei Induktionsmotoren ist das Anlaufdrehmoment in der Regel proportional zum Quadrat der angelegten Spannung; daher lässt sich die Drehmomentkennlinie mithilfe eines Spannungsreglers auf einfache Weise verändern.
Wird die Spannung gesenkt, verringert sich das Drehmoment; wird die Spannung erhöht, steigt das Drehmoment an. Es ist kein komplexes Steuerungssystem erforderlich, und allein durch die Anpassung der Spannung lässt sich flexibel auf verschiedene Lastbedingungen reagieren.
Unterschiede zu herkömmlichen Induktionsmotoren
Herkömmliche Asynchronmotoren sind für den Betrieb mit konstanter Drehzahl ausgelegt und versuchen, die Drehzahl trotz Lastschwankungen konstant zu halten. Dagegen ändern Drehmomentmotoren ihre Drehzahl in Abhängigkeit von der Last und sind so konstruiert, dass sie auch im Blockierzustand nicht durch Überhitzung beschädigt werden. Aufgrund des hohen Widerstandswerts des Rotors wird eine übermäßige Erwärmung auch im Blockierzustand verhindert.
Er zeigt seine wahre Stärke bei speziellen Anwendungen, bei denen sich die Last kontinuierlich ändert, wie beispielsweise beim Aufwickeln oder bei der Spannungsregelung. Er ermöglicht eine automatische Anpassung von Drehmoment und Drehzahl, was mit Motoren mit konstanter Drehzahl nur schwer zu realisieren ist.
Die wichtigsten Anwendungsbereiche und Einsatzszenarien von Drehmomentmotoren
Drehmomentmotoren werden aufgrund ihrer einzigartigen Drehmomentcharakteristik in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt. Eine typische Anwendung ist die Konstantspannungsregelung in Wickelvorrichtungen. Bei Wickelvorgängen, bei denen zu Beginn ein niedriges Drehmoment bei hoher Drehzahl und am Ende ein hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl erforderlich sind, weisen sie ideale Drehmomentcharakteristiken auf.
Inhalt dieses Abschnitts
- Einsatz in Aufwickelvorrichtungen: Realisierung einer Regelung mit konstanter Zugkraft und konstanter Geschwindigkeit
- Anwendungen zur Spannungsregelung und Bremsung: Vermeidung von Durchhängen und Verbesserung der Qualität
- Anpress- und Spannbetrieb: Stabiler Betrieb auch unter Beanspruchung
Lassen Sie uns nun einen Blick auf die Anwendungsmöglichkeiten werfen, bei denen diese Eigenschaften zum Tragen kommen.
Einsatz in Aufwickelvorrichtungen: Realisierung einer Regelung mit konstanter Zugkraft und konstanter Geschwindigkeit
Beim Aufwickeln von Fasern, Folien, Papier, Draht und ähnlichen Materialien müssen zur Gewährleistung der Produktqualität eine konstante Zugkraft und Geschwindigkeit aufrechterhalten werden. Da die Abhangcharakteristik des Drehmomentmotors Drehmoment und Geschwindigkeit automatisch an Änderungen des Wickeldurchmessers anpasst, lässt sich das Aufwickeln mit konstanter Zugkraft ohne komplexe Steuerungssysteme realisieren.
Der Drehmomentmotor läuft zu Beginn des Aufwickelvorgangs aufgrund des geringen Aufwickeldurchmessers mit hoher Drehzahl und geringem Drehmoment und wechselt gegen Ende des Aufwickelvorgangs automatisch zu niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment, da der Aufwickeldurchmesser zunimmt. So ist ein Aufwickeln möglich, bei dem die Spannung des Materials entsprechend angepasst wird, ohne dass die Qualität beeinträchtigt wird.
Anwendungen im Bereich Spannungsregelung und Bremsen: Vermeidung von Durchhängen und Verbesserung der Qualität
Der Drehmomentmotor verfügt über eine Gegenphasen-Bremscharakteristik und erzeugt eine Bremskraft, wenn eine äußere Kraft entgegen der Drehrichtung des Motors wirkt. Wird er auf der Abwickelseite installiert, verhindert er ein Durchhängen des Materials und ermöglicht das Aufwickeln unter Aufrechterhaltung einer angemessenen Spannung. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind wie folgt:
[Wichtige Anwendungsbeispiele für Spannungsregelung und Bremsen]
- Spannungsregelung in einer Folienproduktionslinie
- Steuerung des Papiertransports in einer Druckmaschine
- Aufrechterhaltung der Fadenspannung bei der Textilverarbeitung
Da kein mechanischer Verschleiß auftritt, ist das System wartungsfrei und gewährleistet langfristig eine stabile Leistung.
Anpress- und Spannbetrieb: Stabiler Betrieb auch unter Fixierung
Der Drehmomentmotor ist so konstruiert, dass er auch im festgeklemmten Zustand oder bei langsamer Fahrt, die einem festgeklemmten Zustand nahekommt, ein stabiles Drehmoment liefert. Er eignet sich ideal für den Andruckbetrieb, bei dem das Werkstück gegen eine Fläche gedrückt wird, sowie für das Anziehen von Schrauben und Bolzen. Selbst wenn der Motor nach Abschluss der Arbeit festgeklemmt wird, besteht keine Gefahr eines Durchbrennens oder einer Überhitzung.
Bei herkömmlichen Motoren fließt bei Blockierung ein Überstrom, der zu Ausfällen führen kann; bei Drehmomentmotoren hingegen wird die Wärmeentwicklung aufgrund des hohen Rotorwiderstands gering gehalten. Sie kommen vor allem in Montageanlagen zum Einsatz, um Bauteile aneinanderzudrücken oder um so lange weiterzudrehen, bis ein bestimmtes Anzugsdrehmoment erreicht ist.
Kriterien für die Auswahl von Motoren mit hohem Drehmoment und neueste Technologien
Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung und Leistungssteigerung von Geräten steigt auch die Nachfrage nach kompakten Motoren mit hohem Drehmoment.
Neben Drehmomentmotoren vom Typ Induktionsmotor finden auch Hochleistungs-Mikromotoren, die auf einer kernlosen Bauweise und bürstenloser Technologie basieren, zunehmend Beachtung.
Inhalt dieses Abschnitts
- Wichtige Aspekte bei der Motorauswahl: Das Gleichgewicht zwischen Drehmoment, Drehzahl und Wirkungsgrad
- Das Potenzial von Hochleistungs-Mikromotoren: Erzielung eines hohen Drehmoments durch kernlose Technologie
- Optimale Lösungen für den jeweiligen Anwendungszweck: Die Bedeutung der individuellen Anpassung
Um das für den jeweiligen Anwendungszweck am besten geeignete Produkt auszuwählen, müssen das erforderliche Drehmoment, die Drehzahl, die Einsatzumgebung sowie die Steuerungsart umfassend bewertet werden.
Wichtige Aspekte bei der Motorauswahl: Das Gleichgewicht zwischen Drehmoment, Drehzahl und Wirkungsgrad
Bei der Auswahl eines Drehmomentmotors müssen nicht nur die erforderlichen Drehmomentwerte, sondern auch der Drehzahlbereich, der Wirkungsgrad, das Ansprechverhalten, die Baugröße und die Leistungsaufnahme umfassend bewertet werden. Je nach Anwendungszweck sind unter Umständen hocheffiziente Kleinmotoren besser geeignet als große Asynchronmotoren.
Die wichtigsten Punkte, die bei der Auswahl zu berücksichtigen sind, lauten wie folgt:
| Punkt | Bewertungskriterien |
| Erforderliches Drehmoment | Bitte überprüfen Sie sowohl beim Anlaufen als auch im Dauerbetrieb |
| Drehzahlbereich | Leistung in den für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneten Drehzahlbereichen |
| Effizienz und Stromverbrauch | Besonders zu beachten im Akkubetrieb |
| Größe und Gewicht | Einschränkungen hinsichtlich Einbauraum und Tragbarkeit |
| Reaktionsverhalten | Schnelle Start- und Stoppvorgänge sowie hohe Regelgenauigkeit |
Insbesondere bei mobilen Geräten und medizinischen Geräten wird Wert auf kompakte Bauweise, geringes Gewicht und hohe Effizienz gelegt.
Das Potenzial von Hochleistungs-Mikromotoren: Erzielung eines hohen Drehmoments durch kernlose Technologie
Die neuesten kernlosen Mikromotoren erzielen dank ihrer Konstruktion ohne Eisenkern ein ruckfreies (gleichmäßiges) Laufverhalten und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit. Sie sind kompakt und liefern dennoch ein hohes Drehmoment; zudem zeichnen sie sich durch einen geringen Energieverbrauch und eine lange Lebensdauer aus.
Die wichtigsten Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Induktionsmotoren sind folgende:
Die wichtigsten Vorteile von kernlosen Motoren
- Da kein Eisenkern vorhanden ist, tritt kein Ruckeln auf, sodass eine gleichmäßige Drehung gewährleistet ist
- Geringes Trägheitsmoment und schnelle Ansprechzeit
- Leicht, kompakt und einfach zu montieren – hocheffizient und ideal für den Batteriebetrieb
Der Einsatz dieser Technologie nimmt in Bereichen zu, in denen hohe Präzision gefordert ist, wie beispielsweise bei medizinischen Geräten, optischen Geräten und Industriewerkzeugen.
Optimale Lösungen für den jeweiligen Anwendungszweck: Die Bedeutung der individuellen Anpassung
Mit der zunehmenden Vielfalt an Industriegeräten steigen auch die Anforderungen, die mit Standardprodukten nicht mehr erfüllt werden können. Unter den Motorenherstellern gibt es sicherlich auch Unternehmen, die die Spezifikationen an die jeweiligen Anwendungszwecke der Kunden anpassen und diese bereits in der Entwicklungsphase unterstützen. Die Auswahl eines Partners, der individuelle Anforderungen wie Drehmoment, Baugröße, Spannung und Steuerungsart erfüllen kann, ist entscheidend für den Erfolg der Produktentwicklung.
C.I. Takiron bietet Ihnen ein umfassendes Unterstützungssystem, das von der Empfehlung leistungsstarker Mikromotoren, die auf Ihre Anwendungszwecke zugeschnitten sind, bis hin zur Prototypenfertigung, Bewertung und Serienproduktion reicht. Da wir auch kleine Losgrößen abfertigen können, können Sie sich auch bei neuen Entwicklungsprojekten vertrauensvoll an uns wenden.
Zusammenfassung
Drehmomentmotoren werden aufgrund ihrer Abklingcharakteristik und ihres hohen Anlaufdrehmoments häufig in Anwendungen mit schwankender Last eingesetzt, wie beispielsweise in Aufwickelvorrichtungen und bei der Spannungsregelung.
Angesichts der fortschreitenden Miniaturisierung und Leistungssteigerung von Industriegeräten gewinnt die Auswahl des für den jeweiligen Anwendungszweck am besten geeigneten Motors zunehmend an Bedeutung. Neben den herkömmlichen Induktionsmotoren lohnt es sich, auch leistungsstarke Mikromotoren als Option in Betracht zu ziehen.
Bei C.I. Takiron bieten wir Ihnen umfassende Unterstützung – von der Empfehlung leistungsstarker Mikromotoren, die genau auf Ihre Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind, bis hin zur Prototypenfertigung, Bewertung und Serienproduktion. Sollten Sie bei der Auswahl eines Motors mit hohem Drehmoment Unterstützung benötigen, wenden Sie sich bitte jederzeit gerne an uns.
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/
