Wofür werden Gleichstrommotoren verwendet?

1. Industrielle Produktion: Kern von Antrieb und Automatisierung

1.1 Werkzeugmaschinenausrüstung

• Spindeln oder Vorschubsysteme Bei Präzisionswerkzeugen (z. B. Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen) muss die Drehzahl je nach zu bearbeitendem Material (z. B. Metall, Kunststoff) und Prozess (Grobbearbeitung/Feinbearbeitung) angepasst werden. Schleifmaschinen benötigen beispielsweise eine niedrige Drehzahl und ein hohes Drehmoment, um präzises Schleifen zu gewährleisten. Gleichstrommotoren ermöglichen eine stufenlose Drehzahlregelung per PWM-Steuerung und vermeiden so Bearbeitungsfehler.
• Servosysteme für CNC-Maschinen (Computer Numerical Control): Einige High-End-CNC-Maschinen verwenden immer noch Gleichstrom-Servomotoren, die mit Encodern zusammenarbeiten, um eine geschlossene Regelung von Position und Geschwindigkeit zu erreichen und so die Genauigkeit der Werkzeugbewegung sicherzustellen.

1.2 Materialtransport und -hebetechnik

• Förderbänder: Die Fördergeschwindigkeit wird an den Produktionsrhythmus angepasst (z. B. erfordern unterschiedliche Prozesse in Lebensmittelverarbeitungslinien unterschiedliche Geschwindigkeiten). Der große Drehzahlbereich von Gleichstrommotoren kann unterschiedliche Anforderungen erfüllen.
• Elektrische Hebezeuge und Kräne: Um die Haftreibung schwerer Lasten zu überwinden, ist ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich. Reihenschluss-Gleichstrommotoren (mit hohem Anlaufdrehmoment) eignen sich für solche kurzzeitigen Anlaufsituationen mit hoher Last (z. B. das Heben schwerer Gegenstände in Werkstätten).

1.3 Druck- und Verpackungsmaschinen

• Walzenantriebe für Druckmaschinen: Eine stabile Geschwindigkeit ist wichtig, um eine gleichmäßige Tintenabdeckung zu gewährleisten und verschwommene Grafiken zu vermeiden. Gleichstrommotoren weisen minimale Geschwindigkeitsschwankungen auf und ermöglichen eine synchrone Geschwindigkeitsregelung über die Ankerspannungssteuerung.
• Verpackungsmaschinen (zB Siegelmaschinen, Etikettiermaschinen): Die Betriebsgeschwindigkeit wird basierend auf den Verpackungsspezifikationen (z. B. Flaschengröße, Etikettenabmessungen) angepasst. Gleichstrommotoren verfügen über schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten, die eine schnelle Anpassung an Produktionsumstellungen ermöglichen.

2. Transport: Vom Hilfsantrieb zur Hauptstromversorgung

2.1 Elektrofahrzeuge (EVs/HEVs)

• Antriebsmotoren für frühe Elektrofahrzeuge: Einige ältere Elektrofahrzeugmodelle (z. B. bestimmte frühe Tesla-Modelle, langsame Elektrofahrzeuge in China) verwendeten früher fremderregte Gleichstrommotoren als Antriebsmotoren, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Anpassung der Ankerspannung geregelt wurde. Obwohl sie mittlerweile größtenteils durch Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs) ersetzt wurden, werden sie aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Steuerung immer noch häufig in kleinen Elektrofahrzeugen (z. B. Elektrodreirädern, langsamen Elektromobilen) eingesetzt.
• Fahrzeughilfssysteme: Die Servolenkungspumpen und Klimakompressoren von Elektrofahrzeugen verwenden manchmal kleine Gleichstrommotoren (z. B. Gleichstrommotoren mit Permanentmagnet), die kompakt und stromsparend sind und mit der 12-V/24-V-Stromversorgung des Fahrzeugs kompatibel sind.

2.2 Schienenpersonennahverkehr und Sonderfahrzeuge

• Hilfsantriebe für U- und S-Bahnen: Bei den Lüftungssystemen und Türantriebsmotoren einiger Züge handelt es sich um Gleichstrommotoren, die häufiges Starten/Stoppen und eine sanfte Geschwindigkeitsregulierung erfordern, um ein Verklemmen der Türen zu verhindern.
• Gabelstapler und AGVs (Automated Guided Vehicles): In der Lagerhaltung benötigen Gabelstapler zum Heben von Gütern eine niedrige Geschwindigkeit und ein hohes Drehmoment, während AGVs eine präzise Geschwindigkeitsregelung benötigen, um auf Wegen zu fahren. Die Steuerungsflexibilität von Gleichstrommotoren (insbesondere Permanentmagnet-Gleichstrommotoren) erfüllt diese Anforderungen.

3. Haushalt und Alltag: Miniaturisierung und geringer Stromverbrauch

3.1 Küchengeräte

• Mixer und Küchenmaschinen: Die Geschwindigkeit muss an die Härte der Zutaten angepasst werden (z. B. hohe Geschwindigkeit zum Entsaften, niedrige Geschwindigkeit zum Teigkneten). Gleichstrommotoren ermöglichen eine Steuerung mehrerer Geschwindigkeiten über PWM und haben ein hohes Anlaufdrehmoment, um ein Verklemmen der Zutaten zu verhindern.
• Kaffeemaschinen und Sojamilchbereiter: Die Wasserpumpen und Mahlkomponenten verwenden häufig kleine Gleichstrommotoren, um einen stabilen Wasserfluss oder ein gleichmäßiges Mahlen zu gewährleisten.

3.2 Reinigungs- und Pflegegeräte

• Staubsauger: Reihenschluss-Gleichstrommotoren arbeiten mit hohen Drehzahlen (bis über 10.000 U/min) und erzeugen eine starke Saugkraft. Ihr Drehmoment kann sich bei Laständerungen (z. B. beim Aufsaugen von Schmutz) adaptiv anpassen, wodurch Überlastungsschäden vermieden werden.
• Elektrische Zahnbürsten und Elektrorasierer: Es werden Mikro-PMDC-Motoren (mit einem Durchmesser von nur wenigen Millimetern) verwendet, die eine präzise Geschwindigkeit (z. B. stabile Vibrationsfrequenz für elektrische Zahnbürsten) und eine Niederspannungsstromversorgung (3,7-V-Lithiumbatterie) für Sicherheit und Tragbarkeit bieten.

3.3 Andere Haushaltsgeräte

• Elektrische Ventilatoren und Luftreiniger: Gleichstrommotoren bieten einen großen Drehzahlbereich (von leichter Brise bis zu starkem Wind) und verbrauchen über 30 % weniger Energie als herkömmliche Wechselstrommotoren, wodurch sie den Anforderungen an die Energieeinsparung gerecht werden.
• Elektrische Vorhänge und intelligente Türschlösser: Gleichstrommotoren starten und stoppen sanft und geräuscharm und können zur Geschwindigkeits- oder Positionseinstellung (z. B. Öffnungs-/Schließbereich des Vorhangs) über einen Controller ferngesteuert werden.

4. Medizinische und wissenschaftliche Forschung: Hohe Präzision und Zuverlässigkeit

4.1 Medizinische Geräte

• Infusionspumpen und Spritzenpumpen: Eine präzise Steuerung der Flüssigkeitsabgaberate (z. B. mehrere Tropfen pro Minute) ist erforderlich. Gleichstrommotoren arbeiten mit fotoelektrischen Encodern, um eine geschlossene Drehzahlregelung zu erreichen. Der Fehler wird auf ±1 % begrenzt, um eine übermäßige oder unzureichende Medikamentendosierung zu vermeiden.
• Ventilatoren: Die Lüfterantriebe von Beatmungsgeräten verwenden Gleichstrommotoren, die das Luftvolumen in Echtzeit an die Atemfrequenz des Patienten anpassen können und leise arbeiten, um die Störung des Patienten zu minimieren.
• Zahnärztliche Instrumente (z. B. Hochgeschwindigkeitshandstücke): Kleine Gleichstrommotoren mit Reihenschluss arbeiten bei hohen Drehzahlen (bis zu 300.000 U/min) mit stabilem Drehmoment und gewährleisten so Präzision beim Zahnschleifen oder Bohren.

4.2 Wissenschaftliche Forschungsinstrumente

• Laborrührer und Zentrifugen: Rührer müssen bei niedriger Geschwindigkeit stabil laufen (um Lösungsspritzer zu vermeiden), während Zentrifugen eine Geschwindigkeitsanpassung je nach Probentyp erfordern (z. B. 3.000 U/min für Serumtrennung, 10.000 U/min für Zelltrennung). Die Präzision der Drehzahlregelung von Gleichstrommotoren erfüllt die experimentellen Anforderungen.
• Präzisionspositioniertische: Für Anwendungen wie die Bewegung von Mikroskoptischen oder die Einstellung der Linsen von Lasergeräten werden Gleichstrom-Servomotoren mit Kugelumlaufspindeln verwendet, um eine Positionssteuerung im Mikrometerbereich zu erreichen.

5. Unterhaltungselektronik und Spielzeug: Miniaturisierung und niedrige Kosten

5.1 Unterhaltungselektronik

• Mobiltelefone und Tablets: Bei den Vibrationsmotoren (z. B. für die Anrufvibration) handelt es sich um Mikro-Gleichstrommotoren, die durch die Rotation eines Exzenterrads Vibrationen erzeugen. Sie sind nur wenige Kubikmillimeter groß und haben einen extrem niedrigen Stromverbrauch.
• Kameras: Die Fokussier- und Zoomantriebe von Kameraobjektiven verwenden kleine Gleichstrommotoren (als Alternative zu Schrittmotoren), um schnelle und leise Fokussierungsanpassungen zu erreichen.

5.2 Spielzeug und Modelle

• Ferngesteuerte Autos und Drohnen: Die Antriebsräder von Spielzeugautos und die Propeller von Drohnen der Einstiegsklasse verwenden kleine Gleichstrommotoren. Die Geschwindigkeit wird durch Einstellen der Ankerspannung über eine Fernbedienung gesteuert, was niedrige Kosten und eine einfache Wartung ermöglicht.
• Elektrisches Spielzeug (z. B. Roboter, Eisenbahnen): Häufiges Starten/Stoppen und Geschwindigkeitsregulierung sind erforderlich. Gleichstrommotoren haben schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten und erfüllen die interaktiven Anforderungen von Spielzeugen.

Kernlogik hinter Gleichstrommotoranwendungen

• Für großer Drehzahlbereich + hohe Präzision → Wählen Sie fremderregte Gleichstrommotoren mit Nebenschluss (z. B. Werkzeugmaschinen, medizinische Geräte);
• Für hohes Anlaufdrehmoment + hohe Drehzahl → Wählen Sie Gleichstrommotoren mit Reihenschluss (z. B. Staubsauger, elektrische Hebezeuge);
• Für Miniaturisierung + geringer Stromverbrauch → Wählen Sie PMDC-Motoren (z. B. Vibrationsmotoren für Mobiltelefone, elektrische Zahnbürsten).