Den richtigen Elektromotor in 6 Schritten auswählen

Motoren werden in jeder Industrie eingesetzt. Praktisch hinter allem, was sich dreht und bewegt, steht ein Elektromotor. Von kleinen Standardmotoren, die in Ventilatoren, Pumpen und Förderbändern zum Einsatz kommen, bis hin zu sehr grossen Motoren, die beispielsweise Windturbinen antreiben. Grosse Motoren erfordern in der Regel massgeschneiderte Lösungen. Kleinere Motoren werden meist in Serie produziert und breit eingesetzt. Die Auswahl des richtigen Motors für Ihre Anwendung ist ein sorgfältiger Prozess, bei dem verschiedene Kriterien eine Rolle spielen. Wir fassen die wichtigsten Schritte für Sie zusammen.

Worauf sollten Sie bei der Motorauswahl achten?

Wofür benötigen Sie den Motor? Und in welcher Produktionsumgebung wird der Motor eingesetzt? Die Antwort auf diese Fragen gibt eine erste Orientierung, welcher Motor geeignet ist. Die erforderliche Leistung, die Drehzahl und der Einbauort des Motors sind weitere entscheidende Faktoren. Welche Schritte müssen Sie befolgen, um den richtigen kleinen Standard-Drehstrommotor für Ihre Anwendung auszuwählen?

Schritt 1 – Drehmoment und Drehzahl bestimmen

Zunächst bestimmen Sie das Drehmoment und die Drehzahl. Diese benötigen Sie, um die gewünschte Leistung zu berechnen. Innerhalb einer Anwendung benötigt ein Motor nämlich ein bestimmtes Drehmoment und eine bestimmte Drehzahl, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die ersten Fragen, die Sie sich also stellen müssen, lauten: Was muss ich bewegen, wie schnell muss ich es bewegen und wie schwer ist es? Um die Funktion des Motors noch genauer zu spezifizieren, ist es ausserdem hilfreich zu wissen, ob der Motor einfach nur etwas drehen soll, für eine geregelte Drehzahl sorgen muss oder etwas positionieren soll. Je genauer Sie die Funktion eines Motors bestimmen, desto besser fällt die Wahl des Motortyps aus.

Schritt 2 – Produktionsumgebung erfassen

Der nächste wichtige Schritt ist die Erfassung der Produktionsumgebung, in der der Motor arbeiten muss. Wird der Motor in einer Laborumgebung eingesetzt, in der wenig geschieht, oder läuft der Motor in einer Umgebung, in der er einem oder mehreren Produktionsfaktoren ausgesetzt ist? Die Wahl des richtigen Motors hängt also unter anderem ab von:

• Temperatur – Bei niedrigen Temperaturen benötigen Sie beispielsweise spezielle Lager oder ein Heizelement, wenn der Motor stillsteht.

• Medium – Kommt der Motor mit Wasser/Feuchtigkeit oder anderen Flüssigkeiten in Berührung? Wenn ja, handelt es sich um Flüssigkeiten, die den Antrieb beeinflussen können? In diesem Fall muss eine Beschichtung aufgebracht und der Motor auf eine bestimmte Weise abgedichtet werden. Das beeinflusst ebenfalls die Wahl des Motortyps.

• Lebensmittelsicherheit – Einige Materialien, aus denen der Motor besteht, sind nicht lebensmitteltauglich. Es ist dann nicht ratsam, diese Motoren in der Lebensmittelindustrie einzusetzen, insbesondere wenn die Möglichkeit besteht, dass das Material des Motors mit Lebensmitteln in Kontakt kommt.

• Umgebungsfaktoren – Ist die Produktionsumgebung überhaupt für einen bestimmten Motor geeignet? Bürstenmotoren vertragen beispielsweise eine verschmutzte Umgebung oder eine Umgebung mit aggressiven Gasen nur schlecht. Diese Bürsten erzeugen ausserdem Funken, daher dürfen sie nicht in Umgebungen mit brennbaren Stoffen eingesetzt werden. Ausserdem spielen EMV, elektromagnetische Störungen und Strahlung eine Rolle. Hier ist ein bürstenloser Motor oft die bessere Wahl.

Schritt 3 – Bauform/Einbauraum bestimmen

Ein weiterer Schritt ist die Bestimmung des Einbauraums für den Motor. Manchmal ist dieser Raum recht begrenzt. Denken Sie beispielsweise an AGV-Systeme (Automated Guided Vehicles). Diese müssen alle Paletten anheben können, aber der Raum darunter ist sehr begrenzt. Einige Motoren haben eine höhere Leistungsdichte als andere. Und der eine Motortyp ist kompakter und kann in derselben Bauform mehr Leistung liefern als ein anderer. Wenn der Platz tatsächlich eine Herausforderung ist, prüfen Sie, ob Sie einzelne Komponenten eines Motors, wie Rotor oder Stator, separat einsetzen können. Der Vorteil eines Elektromotors besteht darin, dass er verschiedene Bauformen hat und daher auf mehrere Arten montiert werden kann:

• B3: Montage mittels Fuss – der Motor steht flach auf dem Boden, die Welle ist horizontal und wird am Fuss befestigt.

• B5: Montage mittels Aussenflansch mit einem Durchmesser, der grösser ist als der des Motorgehäuses. Motoren mit Flansch sitzen beispielsweise auf einer Pumpe, und die Motorwelle geht dann direkt in die Pumpe hinein.

• B14: Montage mittels Innenflansch mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des Motorgehäuses.

• B35: Montage mittels Fuss + Aussenflansch (Kombination aus B3 und B5)

• B34: Montage mittels Fuss + Innenflansch (Kombination aus B3 und B14)

Die Bauform (oder Montageart) wird mit einem Code der europäischen Norm IEC34-7 bezeichnet. Diese Norm legt die Abmessungen eines Motors fest. Dazu gehören der Durchmesser der Welle, die Länge der Welle, die Achshöhe und der Abstand der Bohrungen. Dies gilt insbesondere für Standard-Induktionsmotoren. Andere Motoren folgen keiner oder einer anderen Norm (NEMA). Wenn Sie also einen Standard-Induktionsmotor haben, der der IEC34-Norm entspricht, können Sie alle Lieferanten von Elektromotoren auswählen, die diese IEC34-Normmotoren liefern können.

Schritt 4 – Häufigkeit der Bewegung in Bezug auf die Lebensdauer bestimmen

Die Häufigkeit der Bewegung, die der Motor verursacht, bestimmt in hohem Masse seine Lebensdauer. Handelt es sich um eine Anwendung, die sich einmal pro Tag hin- und herbewegen muss, oder um etwas, das rund um die Uhr läuft? Denken Sie beispielsweise an Bürstenmotoren. Darin befinden sich Bürsten, um Energie zu übertragen. Für Anwendungen, die sich nur gelegentlich hin- und herbewegen müssen, ist dies eine gute Lösung, da diese Bürsten 3.000 bis 5.000 Stunden halten. Es versteht sich von selbst, dass dies für Anwendungen, die kontinuierlich laufen, weniger geeignet ist.

Schritt 5 – Wirkungsgradklasse bestimmen

Ein Motor sorgt dafür, dass elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad zwischen elektrischer Energie und mechanischer Energie gibt die Effizienz eines Motors an. Automotoren haben beispielsweise einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Dort muss viel Energie eingesetzt werden, um eine bestimmte Menge mechanischer Energie zu erhalten. Die Wirkungsgradklassen reichen von IE1 bis einschliesslich IE4, wobei die höchste Zahl für den höchsten Wirkungsgrad steht.

Für Anwendungen, in die Sie einen neuen Motor integrieren, dürfen Sie Motoren der Wirkungsgradklassen IE1 und IE2 nicht mehr verwenden. Ab 2025 dürfen Sie nur noch IE4-Motoren anschaffen. Diese Motoren sind teurer, aber die zusätzlichen Kosten amortisieren sich innerhalb von maximal zwei Jahren.

Schritt 6 – Die Ansteuerung des Motors

In Schritt 1 bis 5 geht es um die Eigenschaften des Motors selbst. Aber wie soll der Motor angesteuert werden? Welche Art von Schnittstelle soll der Motor zu Ihrem System haben? Haben Sie ein System mit Steuerung und möchten Sie den Motor über einen Ausgang ein- und ausschalten können? Oder möchten Sie die Möglichkeit haben, alle Statuswerte zu kontrollieren, damit Sie die Leistung des Motors kontinuierlich überwachen können? Die Möglichkeiten sind dabei sehr vielfältig. Massgeschneiderte Lösungen spielen dabei eine wichtige Rolle.

In diesem Zusammenhang spielt auch das Versorgungssystem eine wichtige Rolle. Über welches Versorgungssystem verfüge ich? Kann der Motor einfach an das Stromnetz angeschlossen werden? Oder handelt es sich um ein batteriebetriebenes System? Daraus ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an den Motor. Ein wichtiger Trend ist, dass Steuerungen immer häufiger in den Motor integriert werden. Der Vorteil davon ist, dass das Gesamtsystem aufeinander abgestimmt und kompakt ist. Der Anwender muss keinen separaten Schaltschrank mit Kabeln anschaffen, was die Störungswahrscheinlichkeit reduziert.

Bei der Auswahl geht es um mehr als nur den Motor

Bis jetzt ging es vor allem um den Motor und die Ansteuerung. Aber dabei bleibt es nicht. Die meisten Motoren haben eine hohe Drehzahl und ein niedriges Drehmoment. Für die meisten Systeme benötigen Sie das Gegenteil: ein hohes Drehmoment und eine niedrige Drehzahl. Wie bei Ihrem Fahrrad oder Auto befindet sich dazwischen ein Getriebe, und es ist üblich, dass dieses zusammen mit dem Motor geliefert wird. Dasselbe gilt für die Untersetzung. Auch dabei stehen wieder ähnliche Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung. Je nach Anwendung beurteilen Sie, was am besten geeignet ist. Lebensdauer und Geräuschentwicklung sind dabei wichtige Kriterien. Sie erweitern den Umfang des Auswahlprozesses, wenn Sie auch den Antrieb einbeziehen. Denn es nützt nichts, wenn der Motor jahrelang hält, der Antrieb aber schon nach einem Jahr ausfällt. Die Auswahl ist auch hier wichtig, weil die Antriebstechnik häufig wartungsfrei geliefert wird und einfach mehrere Jahre halten muss.

ERIKS hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen Elektromotors

ERIKS arbeitet als Vertreter einer Reihe grosser Hersteller von Elektromotoren. Das Sortiment besteht daher aus Motoren, die den aktuellen Standards entsprechen und die Qualität bieten, um in jeder Produktionsumgebung eingesetzt zu werden. ERIKS erstellt Berechnungen und ist Experte für die Programmierung von Antriebssystemen. So berät es seine Kunden optimal bei der Auswahl eines Motors, der am besten zu ihrer Anwendung passt. Darüber hinaus entwickelt ERIKS selbst komplette Engineering-Lösungen und produziert diese auch. Wenn Sie ERIKS frühzeitig in den Auswahl- oder Konstruktionsprozess einbeziehen, entwickelt es gemeinsam mit Ihnen Lösungen, die zu Kosteneinsparungen und einer effizienteren Produktion führen.

Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Sie den besten Elektromotor für Ihre Anwendung auswählen und wie ERIKS Sie dabei unterstützen kann? Kontaktieren Sie unsere Expert:innen.