Werkzeuge mit bürstenlosen Motoren

Jul 01, 2023

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Diese effizienteren und langlebigeren Elektrowerkzeuge erobern den Heimwerkermarkt. Wie funktionieren sie?

In der Welt der Elektrowerkzeuge liegen bürstenlose Motoren voll im Trend. Obwohl die Technologie nicht gerade neu ist, hat sie in den letzten Jahren aufgrund einiger hochkarätiger Veröffentlichungen von Makita, Milwaukee, DeWalt und anderen an Bedeutung gewonnen.

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„Bürstenlose Motoren gibt es seit den 1960er Jahren und sie werden in Industrie- und Fertigungsanwendungen für [Motoren, die] Förderbänder verwenden“, sagt Christian Coulis, Senior Vice President für Produktmanagement bei Milwaukee Tools, gegenüber Popular Mechanics.

Allerdings war Makita das erste Unternehmen, das sie in Elektrowerkzeugen einsetzte. „[Es war] zuerst in unserer Montageabteilung im Jahr 2003 für die Verteidigungs- und Luft- und Raumfahrtindustrie und dann noch einmal im Jahr 2009, als wir einen bürstenlosen Schlagschrauber mit drei Geschwindigkeiten auf den Markt brachten“, erzählt Wayne Hart, Kommunikationsmanager von Makita, gegenüber Pop Mech.

Hersteller behaupten, dass bürstenlose Werkzeuge mehr Leistung und Haltbarkeit bieten und intelligenter als durchschnittliche Werkzeuge sind. Was genau ist also die Technologie hinter diesen neuen Motoren?

Ein herkömmlicher Bürstenmotor besteht aus vier Grundteilen: Kohlebürsten, einem Magnetring, einem Anker und einem Kommutator. Die Magnete und Bürsten sind ortsfest, während Anker und Kommutator gemeinsam auf der Motorwelle innerhalb der Magnete rotieren.

Wenn der Motor mit Strom versorgt wird, wandert eine Ladung von der Batterie über die Bürsten in den Kommutator. (Die Bürsten sind federbelastet, um den physischen Kontakt mit dem Kommutator aufrechtzuerhalten.) Der Kommutator leitet die Ladung dann an den Anker weiter, der aus Kupferwicklungen besteht (sie sehen aus wie Kupferdrahtbündel). Die Wicklungen werden durch die Ladung magnetisiert und drücken gegen den stationären Magnetring, der sie umgibt, wodurch die Ankerbaugruppe in Drehung versetzt wird. Die Drehung hört erst auf, wenn der Akku nicht mehr aufgeladen wird.

Bei einem bürstenlosen Motor fehlen die Bürsten und der Kommutator. Und die Anordnung der Magnete und Wicklungen ist vertauscht: Die Magnete befinden sich auf der herkömmlichen Motorwelle und die Kupferwicklungen des Ankers sind fest montiert und umgeben die Welle. Anstelle von Bürsten und einem Kommutator koordiniert eine kleine Platine die Energiezufuhr zu den Wicklungen.

Da die Elektronik direkt mit den stationären Wicklungen kommuniziert, passt sich das Werkzeug an die Aufgabe an – weshalb die Unternehmen diese als „intelligentere“ Werkzeuge vermarkten. Wenn Sie beispielsweise einen bürstenlosen Bohrer verwenden, um Schrauben in Styropor einzudrehen, erkennt dieser den fehlenden Widerstand leichter (im Vergleich zu einem Bürstenmotor) und beginnt, nur so wenig Ladung aus dem Akku zu ziehen, wie er benötigt. Wenn das Werkzeug dann beginnt, 3-Zoll-Schrauben in Mahagoni einzudrehen, passt es sich entsprechend an und zieht mehr Strom. Im Gegensatz dazu läuft ein Bürstenmotor während des Betriebs immer so schnell wie möglich.

Zudem können bürstenlose Motoren insgesamt leistungsstärker sein. Da sich die Kupferwicklungen außerhalb der Motorkonfiguration befinden, besteht die Möglichkeit, sie größer zu machen. Bei bürstenlosen Motoren gibt es auch nicht die Reibung und den Spannungsabfall, die Bürsten erzeugen, wenn sie gegen den rotierenden Kommutator schleifen. Durch diesen Körperkontakt kommt es während des Betriebsprozesses zu einem kontinuierlichen Energieverlust.

Der Nettogewinn ist ein Werkzeug mit höherer Effizienz und langlebigeren Motoren. Es versteht sich von selbst, dass bis Ende des Jahres jedes Elektrowerkzeug über einen bürstenlosen Motor verfügen wird, oder? Keine Chance, sagt Milwaukees Coulis.

„Während die Vorteile der bürstenlosen Technologie enorm sind, stoßen Hersteller aufgrund der zusätzlichen Kosten für den Motor und die Elektronik, die für die ordnungsgemäße Steuerung des Motors erforderlich sind, auf extreme Kostenbarrieren“, sagt sie. Mit anderen Worten: Sie sind teuer und daher eignen sich bürstenlose Motoren besser für Profis, die viel Geld für ein Werkzeug ausgeben können, das sie täglich verwenden. Bürstenlose Werkzeuge sind in der Herstellung etwa 30 Prozent teurer als herkömmliche kabellose Werkzeuge, und die Batterien, mit denen sie betrieben werden, sind für die meisten Heimwerker in der Regel unerschwinglich.

Da sich die Batterietechnologie jedoch verbessert und das Werkzeugdesign voranschreitet, werden Käufer in ihrem örtlichen Baumarkt immer mehr bürstenlose Werkzeuge sehen. Sie sind hier, um zu bleiben, aber es wird wahrscheinlich eine Weile dauern, bis die Technologie auf alle Elektrowerkzeuge für Wochenend-Heimwerker durchdringt.

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