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Der konventionelle Gleichstommotor ist durch sein mechanische Kommutierungseinrichtung, die aus umlaufenden Kommutator und feststehenden Bürsten besteht, gekennzeichnet. Diese Kommutierungseinrichtung bringt folgenden Nachteil mit sich.
begrenzte Lebensdauer (um 10³ h)
Kontaktunsicherheit (besonders im Bereich kleiner Spannungen)
elektrische Störungen und
zusätzliche Geräusche
Bürstenlose Gleichstrommotoren vereinen in sich die positiven Eigenschaften von Gleichstrommotoren und Drehfeldmotoren..
Im Grunde handelt es sich bei solchen Motoren um Motoren mit einem Permanentmagnet, die außenanliegenden Gleichspannung wird wechselgerichtet. Heutzutage geschieht das über elektronische Schaltungen, z. B. Wechselrichter etc. Die Feststellung der Lage des Rotors kann mit Hallsensoren realisiert werden. Diese Information werden dann zur Schaltung gebracht, wo dann die entsprechenden Ansteuerungen der Transistoren und Endstufen erfolgt. Die Auswahl der elektronischen Schaltungen ist sehr groß. Aber es herrscht immer das Prinzip der Wechselrichtung der Gleichspannung. Da es jedoch ein sehr umfassendes Kapitel darstellt, wird es hier nicht mehr weiter behandelt.
Anhang
Informationen zu diesem Thema wurden aus folgenden Büchern entnommen:
Internet Quelle National Laboratoris
Albuquerque USA
Elektrische Maschinen Autor Hronicek / Peck / Reif
Elektrische Maschinen und Umformer Autor F. Moeller / P. Vaske
Elektrische Kleinstmotoren und ihr Einsatz Autor H. Moczala u. a.
Elektrotechnik Fachstufe Energietechnik Herausgeber W. Müller
Tabellenbuch Elektronik Herausgeber Dipl, -Ing. K. Beuth
Dipl.-Ing. E. Huber
Zum Abschluß noch einen kleine Information zur Technik über Entwicklung und Herstellung über den wahrscheinlich kleinsten Motor der Welt.
Der Kleinste Motor der Welt
Man stelle sich vor. Riesige Zahnräder greifen ineinander, sie werden von einer immens großen Kurbelwelle angetrieben. Das Antriebsaggregat bringt es so auf immerhin 2000000 U/min.
Aber so groß ist das gar nicht. Dieser Motor hat nicht einmal die Größe eines Reiskorns, das Getriebe ist so groß wie ein Blütenpollen.
Hergestellt wurde dieser Motor in den "National Laboratories" in Albuquerque, im US-Bundesstaat New Mexico. Diese kleinen Maschinen werden in einem Durchgang hergestellt, es würde sich nicht lohnen, die Einzelteile getrennt zu produzieren. Man könnte sie zusammensetzen.
Die Herstellung erfolgt in einem Produktionsverfahren. Wie ein Dia wird der Grundriß des Motors auf einem lichtempfindlichen Film übertragen. Die Projektion erfolgt mit einer Maske. Unter dem lichtempfindlichen Film liegt eine Schicht aus Siliziumoxid, die sich nach dem Belichten teilweise mit Säure wegätzen läßt. Es bleiben nur winzige Verbindungen, Zahnräder und Stege zurück.
Der Motor wird in einem ähnlichen Verfahren hergestellt, wie auch Computerchips hergestellt werden. Ihr besonderer Vorteil ist, daß man den Arbeitsgang nur einmal durchzuführen braucht, und schon hat man mehrere hundert der Mini-Kleinstmotoren fertig. Angetrieben wird der Motor durch zwei Siliziumkämmen, zwischen denen ein Antriebskolben pendelt. Je nach der Aufladung der Kämme wird er durch elektrische Abstoßung in die eine oder in die andere Richtung bewegt. Dieser Kammantrieb sorgt für ein Vierteldrehung. Ein weiterer Kammantrieb, der im rechten Winkel zu dem ersten angebracht ist, sorgt für die nächste Vierteldrehung.
Durch geschickte Steuerung beider Antriebe läßt sich das Zahnrad dann so steuern, daß es kontinuierlich rotiert. (Reluktanzprinzip, Synchroner Kleinstantrieb).
Aber warum der ganze Aufwand?
Diese Motoren sind dazu auserkoren, in der Medizin als Insulinpumpen und als Kalkablagerungsabhobler eingesetzt zu werden. Man kann sich vorstellen, daß sie in Zukunft dort eingesetzt werden.
Es wurde auch schon darüber nachgedacht sie als winzige Kreiselkompasse in militärischen Bereich Verwendung einzusetzen. Dank ihrer geringen Größe können sie nämlich sehr hohe Beschleunigungen aushalten. Mehr als ihre größeren Kollegen.
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