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2024-04-29T18:37:15Z

Drehmomemnt bezeichnet

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Ein '''Torquemotor''' (''torque'' (engl.) = [[Drehmoment]]) ist ein [[Polpaarzahl|hochpoliger]], elektrischer [[Direktantrieb]] aus der Gruppe der [[Direktantrieb#Langsamläufer|Langsamläufer]]. Torquemotoren weisen sehr hohe Drehmomente bei relativ kleinen Drehzahlen auf.

== Aufbau ==
[[Datei:Torquemotor.JPG|mini|Vereinfachter Aufbau eines Torquemotors (permanenterregter bürstenloser Gleichstrommotor in Außenläufer-Bauform)]]
[[Datei:Torque motor.svg|mini|Torquemotor als Innenläufer mit Wellenwicklung]]
Ein Torquemotor kann vereinfacht als ein auf hohe Drehmomente optimierter, großer [[Servomotor]] mit [[Welle (Mechanik)#Hohlwelle|Hohlwelle]] betrachtet werden. Torquemotoren werden üblicherweise als [[Bürstenloser Gleichstrommotor|bürstenlose Gleichstrommotoren]] gebaut. Teilweise werden aber auch geschaltete [[Reluktanzmotor]]en als Torquemotor bezeichnet.
Da keine begriffliche Normung besteht, wird die Bezeichnung ''Torque'' (oder auch ''High Torque'') umgangssprachlich häufig auch für andere Formen langsamlaufender oder momentenstarker Antriebe verwendet.

Torquemotoren sind als [[Außenläufer]] ([[Stator]] innen, [[Rotor]] ("Läufer") außen) und als herkömmliche Innenläufer (Rotor innen, Stator außen) herstellbar. Außenläufer sind bei Torquemotoren verbreiteter, da bei ihnen aufgrund der unten dargestellten Zusammenhänge bei gleicher Baugröße ein größeres Drehmoment zur Verfügung steht.

Sonderformen sind beispielsweise Schwenkmotoren, welche keine 360°-Drehung vollführen. Als Abwandlung des Torquemotors kann der [[Linearmotor]] angesehen werden, welcher eine Abwicklung eines Torquemotors darstellt und für translatorische Antriebe genutzt wird.

== Wirkungsweise ==
In seinem Grundprinzip entspricht der Torquemotor herkömmlichen [[Elektromotor]]en. Es gelten weitestgehend die Berechnungsgrundlagen für hochpolige [[Servomotor]]en. Das gesteigerte Drehmoment erhält der Torquemotor vor allem aus der hohen [[Polpaarzahl]] und den daraus resultierenden kurzen Wegen für den magnetischen Rückschluss und Wickelköpfe, woraus geringe [[Kupferverluste]] und ein tiefes Verhältnis von Masse zu Drehmoment resultieren.

Außerdem weisen Torquemotoren einen großen Durchmesser auf. Denn das Drehmoment ''M'' ist bei gegebener Kraftwirkung ''F'' über den Zusammenhang

:<math>M = F \cdot r</math>

vom Radius ''r'' abhängig. Die Kraftwirkung entsteht beim Elektromotor im Luftspalt zwischen Rotor und Stator. Daher können [[Außenläufer]] durch den größeren Luftspaltradius bei gleicher Baugröße höhere Momente erzeugen als Innenläufer.

== Eigenschaften ==
Das große Antriebsmoment von Torquemotoren ermöglicht große Beschleunigungen und führt zu einer hohen Dynamik des Systems. Torquemotoren haben eine höhere Antriebssteifigkeit als klassische Motor-Getriebe-Einheiten und kein [[Spiel (Technik)|Verdrehspiel]]. Damit ergeben sich bessere [[Regelkreis|Regeleigenschaften]] durch verringerte Störgrößen (vgl.: [[Kaskadenregelung]]) und eine erhöhte Wiederholgenauigkeit.

Leistungsstarke Torquemotoren haben teils sehr große Abmessungen, aufgrund der entfallenden mechanischen Elemente wie [[Zahnriemen]] und [[Getriebe]] sind sie jedoch kompakt gebaut. Der Motor wird dabei [[koaxial]] zur anzutreibenden [[Welle (Mechanik)|Welle]] angeordnet.

Torquemotoren sind durch den Wegfall mechanischer Elemente geräusch- und wartungsarm. Im Motor kommt es praktisch zu keinem [[Verschleiß]]. Die Wärmeentwicklung ist größer als bei herkömmlichen Servomotoren, eine exponierte Lage dieser Wärmequelle ist aufgrund des entfallenen Getriebes oftmals nicht möglich. Dadurch ist in vielen Fällen eine [[Wasserkühlung]] des Motors erforderlich.

In der Anschaffung sind Torqueantriebe teurer – verglichen mit konventionellen Motor-Getriebe-Einheiten um den Faktor 1,5 bis 2,5. Kosteneinsparungen ergeben sich bei der Wartung und beim Energieverbrauch. Denn obwohl Torquemotoren gewöhnlich einen geringeren maximalen Wirkungsgrad aufweisen als schnelllaufende Motoren, kann das Gesamtsystem durch den Wegfall von Getrieben und Übertragungsgliedern effizienter werden.

== Anwendungen ==
Bei Werkzeugmaschinen sind Motoren mit Getrieben oft im Nachteil, da Getriebe nur mit hohem Aufwand spielarm gebaut werden können und das wirksame [[Massenträgheitsmoment]] eines schnelllaufenden Motors im Quadrat zur [[Übersetzung (Technik)|Getriebeübersetzung]] auf die langsame Seite übertragen wird.

Torquemotoren werden für schnelle und genaue Verfahr- und Positionieraufgaben genutzt und finden überall dort Verwendung, wo hochdynamische, spielarme oder momentenstarke Antriebe benötigt werden.

* In [[Werkzeugmaschine]]n werden [[Drehtisch]]e<ref>{{Internetquelle |autor=Rückle |url=http://www.rueckle-gruppe.de/fileadmin/Daten/Kataloge/TRT-Drehtische-Broschuere.pdf |titel=Turning Rotary Table |datum=2010-03-16 |format=PDF; 325 kB |abruf=2011-05-31}}</ref>, [[Rundtaktmaschine|Rundtakttische]]<ref>{{Internetquelle |autor=Fibro |url=http://www.fibro.de/fileadmin/data/FIBRO/Downloads/Rundtische/allgemeine_PDF/NC-Rundtische_mit_Torque-Motoren/1245_fibrodyn11.pdf |titel=Direkt angetriebene NC-Rundtische |datum=2006-11-15 |format=PDF; 305 kB |abruf=2012-10-08}}</ref> und andere Schwenkantriebe mit Torquemotoren ausgerüstet, um hohe Positioniergenauigkeiten und große Dynamik zu erreichen.
* In [[Presse (Maschine)#Weggebundene Pressen|Servopressen]] ersetzen Torquemotoren die herkömmliche Motor-Schwungrad-Kombination, um die Geschwindigkeit über den Hub dynamisch steuern zu können.<ref>{{Internetquelle |autor=Schuler |url=http://www.schulergroup.com/major/pool/07_Downloads/Broschueren_Schneid_und_Umformsysteme/Download_Schneid_und_Umformsysteme/extras_download_broschuere_stanzautomaten_umformautomaten_servopresse_monoblock_d.pdf |titel=Servopressen in Monoblockbauweise |datum=2011-02-23 |format=PDF |offline=1 |archiv-bot=2019-05-19 01:05:26 InternetArchiveBot |abruf=2011-05-31}}</ref>
* In [[Servoventil]]en werden schwenkende Torquemotoren zum geregelten Öffnen und Schließen eingesetzt.<ref>Joachim Venghaus: ''Labor Hydraulik.'' Script zur Lehrveranstaltung, 1. September 2008, Fachhochschule Stralsund, abgerufen am 31. Mai 2011.</ref>
* In der [[Binnenschifffahrt]] sind Torquemotoren seit 2010 Bestandteile von dieselelektrischen Antriebssystemen und werden direkt auf der Propellerwelle eingebaut.<ref>{{Internetquelle |autor=Bonapart.de – Binnenschifffahrt aktuell |url=http://www.bonapart.de/nachrichten/beitrag/dieselelektrisches-guetermotorschiff-goblin-in-fahrt.html |titel=Dieselelektrisches Gütermotorschiff Goblin geht in Fahrt |datum=2013-09-13 |abruf=2013-11-15}}</ref>

Das Unternehmen ''Oswald Elektromotoren GmbH'' erhielt 2017 den [[Deutscher Umweltpreis|Deutschen Umweltpreis]] für die Kommerzialisierung von Torquemotoren als energieeffizienten Ersatz für [[Hydraulik]]antriebe.

== Weblinks ==
* [https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/torquemotoren-staerken-einsatzgebiete-und-typische-optimierungskriterien-a-511825/ ''Torquemotoren – Stärken, Einsatzgebiete und typische Optimierungskriterien.''] In: ''Konstruktionspraxis.'' 17. November 2015
* [https://www.dbu.de/index.php?menuecms_optik=&menuecms=123&objektid=37292 ''Revolution in Antriebstechnik zum Durchbruch verholfen.''] [[Deutscher Umweltpreis]] 2017 an Johannes und [[Bernhard Oswald]]. [[Deutsche Bundesstiftung Umwelt]], 5. September 2017.

== Quellen ==
<references />

[[Kategorie:Antrieb nach Konstruktion]]
[[Kategorie:Elektromotor]]

Torquemotor - Versionsgeschichte

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