Einkaufsleitfaden: Permanentmagnetmotoren – Funktionsweise, Anwendungsgebiete und Beschaffungskriterien für den deutschen Mittelstand

veröffentlicht am
25.10.2024


Permanentmagnetmotoren (PM-Motoren) sind eine besonders energieeffiziente und leistungsstarke Wahl für Antriebe, die hohe Leistung bei kompakter Bauweise und zuverlässiger Betriebssicherheit erfordern. Sie werden in der Automobilindustrie, Automatisierungstechnik, Robotik und vielen weiteren Bereichen eingesetzt, wo Präzision und Effizienz entscheidend sind. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen als Einkäufer eine Einführung in die Funktionsweise, die typischen Anwendungen und die wichtigsten Auswahlkriterien für Permanentmagnetmotoren.

Was sind Permanentmagnetmotoren und wie funktionieren sie?

Permanentmagnetmotoren sind eine Art von Synchronmotoren, die permanente Magnete anstelle von Elektromagneten im Rotor verwenden, um das Magnetfeld zu erzeugen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer separaten Erregerspule und Erregerstromquelle, was die Effizienz des Motors erhöht und den Energieverbrauch reduziert. Der Rotor des Permanentmagnetmotors besteht aus leistungsstarken Magneten, die aus Materialien wie Neodym-Eisen-Bor oder Samarium-Kobalt gefertigt sind. Diese Materialien ermöglichen eine hohe Magnetkraft, wodurch PM-Motoren ein hohes Drehmoment und eine stabile Drehzahl bei kompakter Bauweise bieten.

Die Funktionsweise basiert auf der Wechselwirkung zwischen dem Rotor mit den Permanentmagneten und einem drehenden Magnetfeld im Stator, das durch Wechselstrom erzeugt wird. Da die Magnete im Rotor fest installiert sind und das Magnetfeld synchron mit dem Statorfeld rotiert, erreichen PM-Motoren eine hohe Effizienz, geringe Wärmeentwicklung und eine präzise Drehzahlregelung.

Typen von Permanentmagnetmotoren

Es gibt verschiedene Typen von Permanentmagnetmotoren, die je nach Bauweise und Anwendungsanforderungen unterschieden werden:

  1. Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM): Diese Motoren arbeiten synchron mit dem drehenden Magnetfeld des Stators und bieten eine hohe Präzision und Energieeffizienz. PMSMs werden häufig in der Robotik, Automatisierungstechnik und industriellen Anwendungen eingesetzt, die eine genaue Steuerung erfordern.
  2. Permanentmagnet-Schrittmotoren: Diese Motoren bewegen sich in präzisen Schritten und werden in der Automatisierung und Robotik genutzt, um exakte Positionen zu erreichen. Sie sind ideal für Anwendungen, die präzise und kontrollierte Bewegungen benötigen, wie etwa in CNC-Maschinen oder 3D-Druckern.
  3. Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC): Diese bürstenlosen Motoren arbeiten mit einer elektronischen Kommutierung und sind daher nahezu wartungsfrei. Sie zeichnen sich durch ihre hohe Lebensdauer, Effizienz und geringe Geräuschentwicklung aus und finden breite Anwendung in der Automobilindustrie, Medizintechnik und Elektronikindustrie.
  4. Innen- und Außenläufer-Permanentmagnetmotoren: Innenläufermotoren haben die Permanentmagnete im Rotor und sind besonders kompakt, während Außenläufermotoren die Permanentmagnete im Stator integrieren und ein höheres Drehmoment bieten. Diese Bauformen eignen sich für unterschiedliche Leistungsanforderungen, wobei Außenläufermotoren oft für Anwendungen mit großem Drehmoment genutzt werden.

Typische Einsatzgebiete von Permanentmagnetmotoren

Permanentmagnetmotoren sind aufgrund ihrer Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und hohen Leistungsdichte in zahlreichen Industrien weit verbreitet. In der Automobilindustrie kommen sie in Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Einsatz, da sie eine hohe Energieeffizienz und eine kompakte Bauweise bieten. Sie sind ideal für den Antrieb von Hauptkomponenten wie Elektromotoren und Nebenaggregaten wie Servolenkungen und Klimaanlagen.

In der Automatisierungstechnik und Robotik ermöglichen PM-Motoren präzise Steuerung und Bewegungsabläufe, wie sie in Produktionsrobotern und Förderanlagen erforderlich sind. Ihre präzise und stabile Drehzahlregelung sowie ihr geringes Gewicht machen sie zur bevorzugten Wahl in automatisierten Systemen, in denen hohe Genauigkeit gefordert ist.

In der Medizintechnik finden Permanentmagnetmotoren Anwendung in Geräten wie Pumpen, Beatmungsgeräten und chirurgischen Robotern. Aufgrund ihrer hohen Präzision, geringen Geräuschentwicklung und langen Lebensdauer sind sie ideal für empfindliche und hochpräzise Anwendungen in der Medizin.

Auch in der Luft- und Raumfahrttechnik sind PM-Motoren weit verbreitet, da sie durch ihr geringes Gewicht und ihre Energieeffizienz den Anforderungen dieser Branche entsprechen. Sie kommen in Flugzeugen und Satelliten für Aktuatoren und Antriebe zum Einsatz, die eine hohe Leistung bei minimalem Energieverbrauch erfordern.

Wichtige Auswahlkriterien für Permanentmagnetmotoren

Bei der Auswahl eines Permanentmagnetmotors sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, um die optimale Leistung und Zuverlässigkeit für die spezifische Anwendung sicherzustellen. Zu den wichtigsten Auswahlkriterien gehören:

Leistung und Drehmoment: Der Motor muss ausreichend Drehmoment und Leistung bieten, um die Anforderungen der jeweiligen Anwendung zu erfüllen. Ein zu kleiner Motor kann überhitzen und schneller verschleißen, während ein überdimensionierter Motor ineffizient und kostspielig ist. Einkäufer sollten die Leistungsanforderungen des Motors genau analysieren, um die richtige Größe zu bestimmen.

Drehzahl und Drehzahlregelung: PM-Motoren bieten eine hervorragende Drehzahlregelung. Die maximale Drehzahl und die Drehzahlgenauigkeit sollten auf die spezifische Anwendung abgestimmt sein, insbesondere in der Robotik und in der Automatisierung, wo exakte und konstante Drehzahlen gefordert sind.

Positionsgenauigkeit und Präzision: Für Anwendungen, die eine hohe Positionsgenauigkeit erfordern, wie in der Automatisierungstechnik oder Medizintechnik, ist ein Motor mit hoher Auflösung und präziser Steuerung entscheidend. Schrittmotoren und bürstenlose DC-Motoren bieten oft die benötigte Präzision, um die Position exakt zu halten und reproduzierbare Bewegungen zu ermöglichen.

Baugröße und Gewicht: Permanentmagnetmotoren sind kompakt und leicht, was sie für Anwendungen mit begrenztem Platz und Gewichtsbeschränkungen besonders geeignet macht. In mobilen oder tragbaren Geräten, wie etwa in Elektrofahrzeugen oder Medizingeräten, ist ein geringes Gewicht von Vorteil.

Wärmeentwicklung und Kühlbedarf: PM-Motoren sind effizient, erzeugen aber bei hoher Leistung dennoch Wärme. Ein effektives Wärmemanagement, wie Luft- oder Wasserkühlung, ist entscheidend, um eine Überhitzung zu vermeiden und eine lange Lebensdauer des Motors zu gewährleisten. Die Kühlung ist besonders in Anwendungen mit kontinuierlichem Betrieb wichtig.

Energieeffizienz: Permanentmagnetmotoren sind sehr energieeffizient, was langfristig die Betriebskosten senkt und zur Nachhaltigkeit des Unternehmens beiträgt. Einkäufer sollten auf Modelle mit hoher Energieeffizienz achten, um die Betriebskosten zu optimieren und den ökologischen Fußabdruck des Unternehmens zu reduzieren.

Kompatibilität mit Steuerungssystemen: PM-Motoren sind oft mit digitalen Schnittstellen ausgestattet und können in Automatisierungssysteme integriert werden. Die Wahl des Motors sollte sicherstellen, dass er mit der vorhandenen Steuerung und digitalen Schnittstellen wie CAN-Bus oder EtherCAT kompatibel ist, um eine zuverlässige und flexible Integration in das System zu ermöglichen.

Qualitätsmerkmale und Beschaffungsstrategien für Einkäufer

Für Einkäufer ist es entscheidend, auf Permanentmagnetmotoren von bewährten Herstellern zu setzen, die hohe Qualitätsstandards und Zertifizierungen wie ISO 9001 erfüllen. Qualitätsmerkmale wie Langlebigkeit, Präzision und Energieeffizienz sind wichtig für den dauerhaften Einsatz in industriellen Anwendungen. Für sicherheitskritische Anwendungen wie in der Luft- und Raumfahrt sind darüber hinaus zusätzliche Zertifikate und Qualitätsprüfungen erforderlich.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Serviceverfügbarkeit und Ersatzteilversorgung. Permanentmagnetmotoren sind häufig zentrale Komponenten in Produktionsanlagen und Automatisierungssystemen. Eine schnelle Ersatzteilverfügbarkeit und ein umfassender Kundendienst sind entscheidend, um Ausfallzeiten zu minimieren. Einige Hersteller bieten Service- und Wartungsverträge an, die eine planbare Wartung ermöglichen und die Betriebssicherheit erhöhen.

Digitalisierung und Automatisierbarkeit: Moderne PM-Motoren sind oft mit digitalen Steuerungssystemen ausgestattet, die eine einfache Integration in Automatisierungslösungen ermöglichen. Diese Fähigkeit zur Echtzeitüberwachung und -steuerung bietet große Vorteile in der Prozesssteuerung und Anlagenüberwachung.

Fazit

Permanentmagnetmotoren bieten aufgrund ihrer hohen Effizienz, Kompaktheit und präzisen Steuerungsmöglichkeiten eine zuverlässige Lösung für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen. Die Wahl des richtigen PM-Motors hängt von Faktoren wie Leistung, Drehmoment, Drehzahl, Energieeffizienz und Integration in das Automatisierungssystem ab. Für Einkäufer im Mittelstand ist es wichtig, auf langlebige, energieeffiziente und leicht integrierbare Permanentmagnetmotoren zu setzen, um langfristig die Betriebskosten zu senken und die Effizienz der Anlage zu maximieren.

Durch die fundierte Auswahl und Investition in hochwertige Permanentmagnetmotoren lassen sich die Flexibilität und Zukunftssicherheit des Unternehmens stärken. Hochwertige PM-Motoren mit zuverlässiger Serviceverfügbarkeit und einfacher Integration in moderne Automatisierungssysteme bieten eine stabile Grundlage für effiziente, nachhaltige und wettbewerbsfähige Produktionsprozesse im deutschen Mittelstand.

Die 10 besten Lieferanten in Deutschland in diesem Bereich

Conrad und Co.

Standort: 
Berlin, Berlin

Conrad und Co. ist ein führender Anbieter hochwertiger Motoren, zertifiziert nach ISO 9001 und TÜV-geprüft. Mit hervorragenden Lieferantenbewertungen und einem umfangreichen Sortiment erfüllt das Unternehmen höchste Qualitätsstandards. Conrad und Co. bietet innovative Lösungen im Bereich Motorentechnologie und steht für Zuverlässigkeit und Kompetenz – ideal für Einkäufer, die nach Spitzenprodukten suchen.




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Standort: 
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Die Brammer GmbH ist ein führender Anbieter von Pneumatikprodukten und -lösungen in Deutschland. Mit erstklassigen Lieferantenbewertungen und Fokus auf Qualität bietet das Unternehmen eine breite Palette an zertifizierten Pneumatikkomponenten für industrielle Anwendungen. Einkäufer schätzen den zuverlässigen Service und die umfassende Produktpalette.




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DST Dauermagnet-System-Technik

Standort: 
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Bauer Gear Motor GmbH

Standort: 
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Bauer Gear Motor GmbH ist ein führender Hersteller von hochwertigen Getriebemotoren, zertifiziert nach ISO 9001 und ISO 14001. Mit exzellenter Lieferantenbewertung bietet das Unternehmen zuverlässige Motoren für industrielle Anwendungen. Ideal für Einkäufer, die Qualität und Effizienz in der Antriebstechnik suchen.




EMS-Elektromotoren GmbH

Standort: 
Siegenburg, Bayern

EMS-Elektromotoren GmbH ist ein spezialisierter Anbieter hochwertiger Elektromotoren für diverse Industriezweige. Das Unternehmen überzeugt durch strenge Qualitätsstandards und zuverlässige Lieferantenbewertungen. Mit Fokus auf Effizienz und Langlebigkeit bietet EMS-Elektromotoren Lösungen, die den höchsten Anforderungen von Einkäufern gerecht werden.




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Walther Flender GmbH

Standort: 
Berlin, Berlin

Walther Flender GmbH ist ein führender Anbieter von hochwertigen Motoren und Antriebslösungen, zertifiziert nach ISO 9001. Mit hervorragender Lieferantenbewertung bieten sie zuverlässige und effiziente Motortechnik für industrielle Anwendungen. Einkäufer, die präzisionsgefertigte Motoren suchen, finden bei Walther Flender Produkte, die höchste Qualitäts- und Leistungsstandards erfüllen.




JS-Technik GmbH

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Reinbek, Schleswig-Holstein

JS-Technik GmbH ist ein führender Anbieter von hochwertigen Motorenlösungen. Mit Fokus auf Qualität und Zuverlässigkeit erfüllt das Unternehmen höchste Standards und verfügt über relevante Zertifizierungen. Dank exzellenter Lieferantenbewertungen ist JS-Technik GmbH der ideale Partner für Einkäufer, die erstklassige Motoren und erstklassigen Service suchen.




J. Helmke & Co.

Standort: 
Sarstedt, Niedersachsen

J. Helmke & Co. ist ein führender Anbieter von industriellen Elektromotoren und Antriebssystemen. Mit Zertifizierungen nach ISO 9001 bietet das Unternehmen höchste Qualitätsstandards. Als verlässlicher Lieferant mit exzellenten Bewertungen liefert J. Helmke & Co. effiziente Motoren für vielfältige Anwendungen, von Energieerzeugung bis zur Schwerindustrie.