Grundlagen: Motorwicklung

Matthias Beetz, Baumüller Nürnberg GmbH

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Feldschwächung

Die Motorwicklung meint die Art und Weise der Gestaltung der elektrischen Leiter, die in einem Elektromotor das Magnetfeld erzeugen, mit dem wiederum die Rotoren angetrieben werden. Durch die Art der Wicklung und die Eigenschaften der verwendeten Leiter werden auch die Spezifikationen des Motors teils stark beeinflusst und erlauben eine individuelle Anpassung der Bauweise an den Einsatzzweck.

Folgender Glossar-Artikel beinhaltet:

Definition Motorwicklung

Motorwicklung meint die Wicklung des elektrischen Leiters im Motor zwischen Gehäuse und Rotor. Der Leiter besteht aus einem Draht mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und kann in verschiedenen Stärken verwendet werden. Umso kleiner der Durchmesser des Drahtes, umso enger können die Windungen gewickelt werden. Dadurch ändert sich das Betriebsverhalten des Motors maßgeblich, weil sich auch die Art des magnetischen Feldes ändert, das bei Stromdurchfluss durch die Motorwicklung erzeugt wird.

Funktionsweise und Einfluss auf das Betriebsverhalten

Die Motorwicklung wird durch die Stärke des Drahts und die damit verbundene Intensität der Windungen beeinflusst. Je dünner der Draht ist, desto mehr Motorwicklung kann erreicht werden. Das hat mehrere Folgen:

  • Die Stärke des Magnetfeldes steigt mit jeder Windung.
  • Die Folge: das Drehmoment steigt ebenfalls.
  • Die Elektromagnetische Kraft im Gesamtsystem steigt.
  • Dadurch erhöht sich die Gegenspannung, die der Betriebsspannung entgegenwirkt, sobald die Drehzahlen steigen. 

Aus diesen Eigenschaften erschließt sich bereits der Einsatzzweck engerer und feinerer Motorwicklungen. Da die Stärke des Magnetfeldes sehr hoch ist, kann bei niedrigen Drehzahlen ein extrem hohes Drehmoment und damit auch eine entsprechend große Kraftwirkung erzeugt werden. Bei höheren Drehzahlen fällt das Drehmoment dafür aber umso stärker ab, weil die Gegenspannung immer mehr zunimmt. Ein weiterer Nebeneffekt ist außerdem, dass durch den elektrischen Widerstand mehr Verlustwärme entsteht, was eine entsprechende Kühlung erfordert.

Daraus resultierende Einsatzzwecke

Nimmt man die eben beschriebene enge Motorwicklung und die entsprechenden Folgeeffekte als Grundlage, ergeben sich konkrete Einsatzzwecke. Diese erfordern hohes Drehmoment bei geringer Drehzahl. Eine Anwendungsmöglichkeit wäre deshalb exemplarisch der Torque-Motor, wie beispielsweise der Baumüller DST2.

Hier werden extrem hohe Kraftwirkungen erzeugt, die in Extrudern, Servopressen oder Shreddern gebräuchlich sind. Hier sind keine hohen Drehzahlen sondern hohe Kraft gefragt, die im konkreten Fall des DST2 bis zu 60.000 Nm erreichen kann.

Baumüller Torque-Motoren DST2

Zusammenfassung

Die Motorwicklung meint die Art der Wicklung des elektrischen Leiters zur Erzeugung eines Magnetfeldes, über das die Rotoren beim Elektromotor – z. B. einem Servomotor – angetrieben werden. Die Bauart bedingt das verfügbare Drehmoment, die elektromagnetische Kraft im System, die elektrischen Widerstände und dadurch den Einsatzzweck. Je enger die Wicklung, umso mehr Drehmoment und Kraft entstehen – auch Widerstand und Abwärme steigen bei höheren Drehzahlen. So lässt sich für den konkreten Einsatzzweck eine jeweils passende Motorwicklung verwenden. Baumüller Elektromotoren sind perfekt auf alle möglichen Formen von Antrieben in der Industrie abgestimmt.

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Matthias Beetz
Training Engineer Academy I Baumüller Nürnberg GmbH

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