Wählen Sie den richtigen Elektromotor in 6 Schritten

Wozu brauchen Sie den Motor? Und in welcher Art von Produktionsumgebung wird der Motor eingesetzt? Die Antwort auf diese Fragen gibt einen ersten Hinweis darauf, welche Art von Motor für die jeweilige Anwendung geeignet ist. Leistungsbedarf, Geschwindigkeit und Aufstellungsort des Motors sind weitere entscheidende Faktoren. Welche Schritte müssen Sie bei der Auswahl des richtigen kleinen Standard-Phase-3-Motor für Ihre Anwendung beachten?

Ein erster Schritt bei der Wahl des richtigen Motors ist die Bestimmung seines Drehmoments und seiner Drehzahl. Sie benötigen diese, um die gewünschte Leistung zu berechnen. Innerhalb der Anwendung braucht ein Motor ein bestimmtes Drehmoment und eine bestimmte Schnelligkeit, um ein Drehmoment zu erzeugen.

Zunächst müssen folgende Fragen beantwortet werden: Was muss ich bewegen, wie schnell muss ich es bewegen und wie schwer ist es? Zwecks weiterer Spezifizierung der Funktion des Motors ist es ausserdem nützlich zu wissen, ob der Motor nur etwas laufen lassen soll, eine kontrollierte Geschwindigkeit liefern oder etwas positionieren muss. Je genauer Sie die Funktion eines Motors bestimmen können, desto besser wird die Wahl des Motortyps ausfallen. Manche Motoren sind für eine bestimmte Funktion besser geeignet als andere.

Der nächste wichtige Auswahlschritt ist die Inventarisierung der Produktionsumgebung, in der der Motor betrieben werden soll. Wird der Motor in einer Laborumgebung eingesetzt, in der nicht viel passiert? Oder läuft der Motor in einer Umgebung, in der er einem oder mehreren Produktionsfaktoren ausgesetzt ist?

Die Wahl des richtigen Motors hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab:

• Temperatur – Bei niedrigen Temperaturen benötigen Sie z. B. spezielle Lager oder ein Heizelement, wenn der Motor stillsteht.
• Medium – Kommt der Motor mit Wasser/Feuchtigkeit oder anderen Flüssigkeiten in Berührung? Handelt es sich dabei um Flüssigkeiten, die den Antrieb beeinträchtigen könnten? In diesem Fall muss eine Beschichtung aufgetragen und der Motor entsprechend abgedichtet werden. Dies wirkt sich auch auf die Wahl des Motortyps aus.
• Lebensmittelsicherheit – Einige der für den Motor verwendeten Materialien sind nicht lebensmittelsicher. In dem Fall sollten diese Motoren in der Lebensmittelindustrie nicht eingesetzt werden. Insbesondere wenn die Gefahr besteht, dass das Material des Motors mit Lebensmitteln in Berührung kommt.
• Umweltfaktoren – Ist die Produktionsumgebung für einen bestimmten Motor geeignet? Bürstenmotoren beispielsweise kommen mit verschmutzten Umgebungen oder Umgebungen mit aggressiven Gasen nicht gut zurecht. Diese Bürsten erzeugen auch Funken, weshalb sie nicht in Umgebungen mit entflammbaren Materialien verwendet werden sollten. Hinzu kommen EMV, elektromagnetischen Störungen und Strahlung. Dort sollte besser kein Bürstenmotor eingesetzt werden.

Im nächsten Schritt wird der Bauraum des Motors bestimmt. In manchen Produktionsumgebungen kann dieser Platz sehr begrenzt sein. Nehmen wir zum Beispiel AGV-Systeme (Automated Guided Vehicles). Diese sollten alle in der Lage sein, Paletten zu heben, aber der Platz darunter ist sehr begrenzt. Einige Motoren haben prinzipiell eine höhere Leistungsdichte als andere Motoren. Es gibt kompaktere Motortypen, die bei gleicher Bauweise mehr Leistung liefern als andere. Bei fehlendem Platz könnten Sie einzelne Motorteile (z. B. den Rotor oder den Stator) separat einsetzen.

Der Vorteil eines Elektromotors besteht darin, dass er verschiedene Bauformen hat und daher ganz unterschiedlich montiert werden kann:

• B3: Montage mit Fuss – der Motor liegt flach auf dem Boden, die Welle ist horizontal und am Fuss befestigt.
• B5: Montage mit einem Aussenflansch, dessen Durchmesser grösser als der des Motorgehäuses ist. Flanschmotoren sind z. B. auf einer Pumpe angebracht. Die Motorwelle geht dann direkt in die Pumpe.
• B14: Montage mit einem Innenflansch, dessen Durchmesser kleiner als der des Motorgehäuses ist.
• B35: Montage mit Fuss + Aussenflansch (Kombination aus B3 und B5)
• B34: Montage mit Fuss + Innenflansch (Kombination von B3 und B14)

Die Bauform (bzw. Montageart) wird durch einen Code der EU-Norm IEC34-7 angegeben. Diese Norm definiert die Abmessungen eines Motors. Dazu gehören Wellendurchmesser, Wellenlänge, Wellenhöhe und Bohrungsabstand. Dies gilt insbesondere für Standard-Asynchronmotoren. Andere Motoren folgen keiner oder einer anderen Norm (NEMA). Für einen Standard-Asynchronmotor gemäss IEC34-Norm können Sie alle Elektromotorlieferanten auswählen, die diese IEC34-Motoren anbieten.

Die Häufigkeit der vom Motor verursachten Bewegungen bestimmt weitgehend seine Lebensdauer. Handelt es sich um eine Anwendung, die einmal am Tag hochgefahren wird? Oder läuft der Motor rund um die Uhr? Nehmen wir zum Beispiel Bürstenmotoren. Sie funktionieren mit Bürsten, die die Energie übertragen. Jedoch nutzen sie sich bei häufiger Benutzung ab.

Für Anwendungen, die nur gelegentlich hochgefahren werden müssen, ist dies eine gute Lösung: Bürsten haben nämlich eine Lebensdauer von 3.000 bis 5.000 Stunden. Für kontinuierlich laufende Motoren sind sie natürlich weniger geeignet.

Ein Motor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um. Die Effizienz eines Motors ist der Wirkungsgrad zwischen elektrischer Energie und mechanischer Energie. Automotoren haben beispielsweise einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Man muss eine Menge Energie aufwenden, um eine bestimmte Menge an mechanischer Energie zu erhalten. Die Effizienzklassen reichen von IE1 bis IE4, wobei die höchste Zahl für die grösste Effizienz steht.

Für Anwendungen, in die ein neuer Motor integriert werden muss, sollten Sie keine Motoren der Effizienzklassen IE1 und IE2 mehr verwenden. Ab 2025 sind nur noch IE4-Motoren zum Kauf zugelassen. Diese Motoren sind zwar teurer, aber die Mehrkosten amortisieren sich innerhalb von höchstens zwei Jahren. Danach werden Sie Kosten sparen. Die Unternehmen sehen diese Investition oft nicht kurzfristig, aber sie greifen ein, wenn der aktuelle Motor ersetzt werden muss. Und merken auch, dass sie damit langfristig auch Geld sparen können.

In den Schritten 1 bis 5 geht es um die Eigenschaften des Motors selbst. Doch wie soll der Motor gesteuert werden? Welche Art von Schnittstelle sollte der Motor mit Ihrem System haben? Haben Sie ein System mit Steuerung? Möchten Sie es je nach Output ein- und ausschalten? Oder möchten Sie die Möglichkeit haben, jeden Status überprüfen und damit die Motorleistung kontinuierlich überwachen zu können? Dann gibt es reichlich Möglichkeiten. Es gibt eine grosse Auswahl an verschiedenen Herstellern, die jedoch nicht alle die Möglichkeit haben, sich an ein bestehendes System anzuschliessen.

Eine kundenspezifische Herangehensweise spielt dabei eine wichtige Rolle, ebenso das Energieversorgungssystem. Mit welchem Energieversorgungssystem arbeitet mein Unternehmen? Kann der Motor einfach ans Stromnetz (AC) angeschlossen werden? Oder ist es ein batteriebetriebenes System? Dies bringt unterschiedliche Anforderungen an den Motor mit sich.

Ein wichtiger Trend: Die Steuerungen werden immer öfter in den Motor integriert. Der Vorteil: Das Ganze ist kompakt und kann gänzlich aufeinander abgestimmt werden. Der Benutzer benötigt keine separate Steuereinheit mit Kabeln. Das senkt das Risiko von Fehlfunktionen.

Wir haben bisher hauptsächlich über den Motor und die Steuerung gesprochen. Aber das ist noch nicht alles. Die meisten Motoren haben eine hohe Drehzahl und ein geringes Drehmoment. Bei den meisten Systemen ist das Gegenteil der Fall: hohes Drehmoment und niedrige Drehzahl. Genau wie bei Ihrem Fahrrad und Ihrem Auto gibt es einen Zwischengang, der in der Regel mit dem Motor mitgeliefert wird. Gleiches gilt für die Zahnraduntersetzung. Auch hier haben Sie dieselben Möglichkeiten. Je nach Anwendungsbereich beurteilen Sie auch, welche am besten dafür geeignet ist. Langlebigkeit und Lärm sind dabei die wichtigsten Aspekte.

Wenn Sie den Antrieb ebenfalls in den Auswahlprozess einbeziehen, gibt es mehr Möglichkeiten. Es bringt nämlich gar nichts, wenn zwar der Motor jahrelang hält, der Antrieb jedoch innerhalb eines Jahres ausfällt. Die Auswahl ist hier tatsächlich entscheidend, denn die Antriebstechnik wird oft wartungsfrei geliefert. Es wird davon ausgegangen, dass sie nur ein paar Jahre halten muss.

ERIKS arbeitet als Vertreter einer Reihe von grossen Elektromotorenherstellern. Unser Sortiment besteht daher aus Motoren, die den aktuellen Normen entsprechen und den qualitativen Anforderungen jeder Produktionsumgebung genügen. Wir erstellen Berechnungen und sind Experten in der Programmierung von Antriebssystemen. So können wir unsere Kunden bei der Wahl des für ihre Anwendung am besten geeigneten Motors optimal beraten.

Wir entwickeln und produzieren auch selbst komplette technische Lösungen. Wenn Sie uns frühzeitig in den Auswahl- oder Konstruktionsprozess einbeziehen, entwickeln wir gemeinsam mit Ihnen Lösungen, die Kosteneinsparungen und eine effizientere Produktion ermöglichen.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Sie den besten Elektromotor für Ihre Anwendung auswählen und wie ERIKS Sie dabei unterstützen kann? Kontaktieren Sie uns