Da Synchronmotoren ihre Drehzahl unter jeder Belastung konstant halten können, finden sie in vielen verschiedenen Branchen breite Anwendung. Besonders hervorzuheben sind der Hybrid-Synchronmotor und der reversible Synchronmotor, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen konzipiert sind. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Vergleich dieser beiden Motortypen und beleuchtet ihre Funktionsweise, die wichtigsten Unterschiede, Vorteile und typischen Anwendungen. Diagramme und Daten helfen zudem, die Leistungskennzahlen besser zu verstehen.

Was ist ein Hybrid-Synchronmotor?

Ein Hybrid-Synchronmotor ist eine Kombination aus Synchronmotor und Permanentmagnetmotor. Er nutzt das Prinzip der Magnetfeldinduktion und Permanentmagnete zur Drehmomenterzeugung. Hybrid-Synchronmotoren zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad, einen verbesserten Leistungsfaktor und ein besseres dynamisches Ansprechverhalten im Vergleich zu herkömmlichen Synchronmotoren aus.

Hauptmerkmale von Hybrid-Synchronmotoren:

• Magnetfelderzeugung: Der Motor nutzt einen fremderregten Rotor und Permanentmagnete, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.
• Effizienz: Durch den Einsatz von Permanentmagneten reduziert der Motor den Bedarf an Fremderregung und minimiert so den Energieverlust.
• Leistungsfaktor: Hybrid-Synchronmotoren haben in der Regel einen hohen Leistungsfaktor und eignen sich daher ideal für industrielle Anwendungen, die eine stabile Leistungsabgabe erfordern.

Was ist ein reversibler Synchronmotor?

Ein reversibler Synchronmotor ist, wie der Name schon sagt, ein Synchronmotor, der seine Drehrichtung umkehren kann. In Anwendungen, in denen die Drehrichtung des Motors häufig geändert werden muss, ist diese Funktion entscheidend. Reversible Synchronmotoren können die Drehrichtung wechseln, ohne dass externe Anpassungen an der internen Verdrahtung des Motors erforderlich sind.

Wichtige Merkmale reversibler Synchronmotoren:

• Umkehrbarkeit: Die Fähigkeit des Motors, die Drehrichtung zu ändern, macht ihn für Anwendungen geeignet, die variable Bewegungen erfordern, wie z. B. Förderbänder, Kräne und automatisierte Maschinen.
• Konstante Drehzahl: Umkehrbare Synchronmotoren bieten konstante Leistung, da sie wie andere Synchronmotoren unabhängig von der Last mit konstanter Drehzahl laufen.
• Anforderungen an die Erregung: Je nach spezifischer Konstruktion wird häufig ein gewickelter Rotor oder ein Permanentmagnetrotor zur Erregung verwendet.

Vergleich: Hybrid-Synchronmotor vs. reversibler Synchronmotor

Aufbau und Design

Die Konstruktion beider Motortypen basiert auf den Grundprinzipien der Synchronmotortechnologie. Der Hauptunterschied liegt jedoch in der Rotorkonstruktion und den Erregungsmechanismen.

Hybrid-Synchronmotor:

Der Rotor wird extern und permanentmagnetisch erregt. Diese Kombination ermöglicht einen effizienten Betrieb bei niedrigeren Drehzahlen und gleichzeitig eine höhere Drehmomentdichte.

Diese Hybridkonstruktion macht den Motor kompakter und effizienter und eignet sich für Hochleistungsanwendungen mit minimalen Energieverlusten.

Reversierbarer Synchronmotor:

Je nach Ausführung verwendet er entweder einen gewickelten Rotor oder einen Permanentmagnetrotor. Das Hauptmerkmal ist die Möglichkeit der Drehrichtungsumkehr durch elektrische oder mechanische Schaltung.

Dieser Motortyp ist für häufige Richtungswechsel ausgelegt und eignet sich daher ideal für Anwendungen mit Rückwärtsbewegung.

Merkmal	Hybrider Synchronmotor	Umkehrbarer Synchronmotor
Rotorbauart	Permanentmagnet + externe Erregung	Gewickelter Rotor oder Permanentmagnet-Rotor
Wirkungsgrad	Hoch dank Verwendung von Permanentmagneten	Mittel bis hoch
Umkehrbarkeit	Nicht von Natur aus umkehrbar	In der Lage, die Richtung zu ändern
Anwendungen	Hochleistungs-, energieeffiziente Systeme	Systeme mit Richtungsänderung, z. B. Förderbänder

 

Wirkungsgrad und Leistungsfaktor

Die Eignung von Motoren für industrielle Anwendungen wird maßgeblich durch ihren Wirkungsgrad und Leistungsfaktor bestimmt.

Hybrid-Synchronmotor:

• Wirkungsgrad: Durch den Einsatz von Permanentmagneten weisen diese Motoren einen hohen Wirkungsgrad auf, da die mit der Erregung des Rotors verbundenen Verluste reduziert werden.
• Leistungsfaktor: Der Leistungsfaktor von Hybrid-Synchronmotoren ist typischerweise höher als der von konventionellen Motoren, wodurch sie in Systemen, in denen die Leistungsstabilität entscheidend ist, effektiver sind.

Umkehrbarer Synchronmotor:

• Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad von reversiblen Synchronmotoren ist im Allgemeinen niedriger als der von Hybrid-Synchronmotoren. Zusätzliche Komponenten wie Bürsten oder externe Erregersysteme können zu Energieverlusten führen.
• Leistungsfaktor: Der Leistungsfaktor von reversiblen Synchronmotoren ist zwar immer noch relativ hoch, kann aber je nach Erregermethode und Lastbedingungen variieren.

Merkmal	Hybrider Synchronmotor	Umkehrbarer Synchronmotor
Wirkungsgrad	Hoch	Mittel bis hoch
Leistungsfaktor	Hoch	Mittel

 

Drehmoment- und Drehzahlkennlinien

Die Drehmoment- und Drehzahlkennlinien dieser Motoren bestimmen, für welche Anwendungen sie geeignet sind.

Hybrid-Synchronmotor:

Hybrid-Synchronmotoren bieten ein hohes Drehmoment bei einem besseren Drehmoment-Gewichts-Verhältnis als herkömmliche Motoren.

In Anwendungen wie der Robotik und Präzisionsmaschinen ist die Fähigkeit dieser Motoren, unter verschiedenen Lastbedingungen eine konstante Drehzahl zu halten, entscheidend.

Reversibler Synchronmotor:

Reversible Synchronmotoren sind so konzipiert, dass sie auch bei Lastschwankungen eine konstante Drehzahl halten. Sie liefern jedoch tendenziell weniger Drehmoment als Hybrid-Synchronmotoren ähnlicher Größe.

Die Möglichkeit, die Drehrichtung schnell umzukehren, ist ein wesentlicher Vorteil in Anwendungen wie der Materialhandhabung, wo häufige Lastrichtungswechsel auftreten.

Merkmal	Hybrider Synchronmotor	Umkehrbarer Synchronmotor
Drehmoment	Hohe Drehmomentdichte	Mittel bis hoch
Drehzahlstabilität	Konstant	Konstant

 

Anwendungen

Die beiden Motoren haben aufgrund ihrer Eigenschaften und Bauweise unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten.

Hybrid-Synchronmotor:

Anwendungen: Hybrid-Synchronmotoren eignen sich ideal für energieeffiziente Systeme, bei denen hohes Drehmoment, Präzision und Effizienz gefragt sind. Typische Anwendungsgebiete sind Robotik, Automobilsysteme, Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme sowie Hochgeschwindigkeits-Präzisionsmaschinen.

Reversibler Synchronmotor:

Anwendungen: In Anwendungen mit häufigen Richtungswechseln überzeugen reversible Synchronmotoren durch ihre herausragende Leistung. Sie werden häufig in Materialtransportsystemen wie Förderbändern, Kränen und automatisierten Maschinen eingesetzt, bei denen die Drehrichtung bei Bedarf umgekehrt werden muss.

Anwendungsbereich	Hybrider Synchronmotor	Umkehrbarer Synchronmotor
Robotik	✔️	❌
Fördersysteme	❌	✔️
Automobil	✔️	❌
Materialtransport	❌	✔️

 

Kosten und Wartung

Kosten spielen bei der Motorauswahl eine entscheidende Rolle, insbesondere beim Vergleich fortschrittlicher Technologien.

Hybrid-Synchronmotor:

Kosten: Aufgrund ihrer fortschrittlichen Konstruktion und der Verwendung von Permanentmagneten sind Hybrid-Synchronmotoren in der Regel teurer. Ihr hoher Wirkungsgrad führt jedoch langfristig zu geringeren Betriebskosten.

Wartung: Der Wartungsaufwand für Hybrid-Synchronmotoren ist aufgrund der geringeren Anzahl beweglicher Teile relativ gering, insbesondere im Vergleich zu anderen Motortypen, bei denen Bürsten oder Erregersysteme häufig gewartet werden müssen.

Reversibler Synchronmotor:

Kosten: Reversible Synchronmotoren sind in der Regel günstiger, die Kosten können jedoch je nach Komplexität des Erregersystems und des Reversibilitätsmechanismus steigen.

Wartung: Die Wartungskosten sind höher als bei Hybrid-Synchronmotoren, insbesondere bei Systemen mit mechanischen Schaltern oder externen Erregersystemen, die regelmäßig angepasst werden müssen.

Merkmal	Hybrider Synchronmotor	Umkehrbarer Synchronmotor
Kosten	Höhere Anschaffungskosten	Geringere Anschaffungskosten
Wartung	Geringer Wartungsaufwand	Höherer Wartungsaufwand

 

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl Hybrid-Synchronmotoren als auch reversible Synchronmotoren je nach Anwendungsanforderungen einzigartige Vorteile bieten. Für hocheffiziente Anwendungen, die eine konstante Drehzahl und ein hohes Drehmoment erfordern, eignen sich Hybrid-Synchronmotoren optimal. Sie eignen sich hervorragend für Industrie- und Automobilanwendungen, in denen Leistungsstabilität und Präzision entscheidend sind. Reversible Synchronmotoren eignen sich hingegen besser für die Materialhandhabung und Systeme, bei denen die Drehrichtung häufig geändert werden muss. Obwohl sie kostengünstiger sind und eine zuverlässige Leistung bieten, können sie einen häufigeren Wartungsaufwand erfordern.

Eine Reihe von Variablen, darunter Leistungserwartungen, Kostenbeschränkungen und Anwendungsanforderungen, beeinflussen die Wahl zwischen diesen beiden Motortypen. Hersteller können ihre Systeme hinsichtlich Kosteneffizienz, Effizienz und Zuverlässigkeit optimieren, indem sie die Vor- und Nachteile der beiden Typen kennen.