Ursachen von Geräuschen in Kleinstantrieben

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Kommutierungsgeräusch: Wie die Ansteuerelektronik Abhilfe schafft

Die Kommutierung führt ebenfalls zu radialen und tangentialen Kräften. Besonders bei rechteckigem Stromverlauf bilden sich lokal rechteckförmige Kräfte, die zu sprungartigen Schwingungsanregungen am Stator führen. Die so entstehenden Geräusche, oft als Kommutierungsgeräusch bezeichnet, sind nicht zu unterschätzen. Abhilfe schafft nur eine Ansteuerelektronik mit sinusförmigen verlaufenden Strömen! Dabei verschlechtert sich zwar die Motorausnutzung; Sinusansteuerung reduziert bzw. beseitigt aber den Kommutierungsanteil am Betriebsgeräusch weitgehend.

Bei Schleifkommutierung wiederum kommt es zu Schwingungen, die aus dem System Feder-Kohlebürste beim Übergang von Lamelle zu Lamelle entstehen. Ebenso können Schwingungen dadurch generiert werden, dass die Bürste zu Schwingungen über unterschiedliche Reibwerte und damit Reibkräfte auf dem Kollektor angeregt wird, ähnlich wie bei einem Geigenbogen, der über die Saite streicht. Dies macht sich durch Pfeifgeräusche im Bereich 3 bis 10 kHz bemerkbar.

Unwucht im Läufer oder nicht symmetrische Lagerung als Quelle für Störungen

Zweite Ursache für die Vibrationsanregung: Die mechanisch erzeugten Schwingungen. Diese Art der Anregung durch Unwucht im Läufer oder nicht vollständig symmetrische Lagerung ist eine weitere Quelle für Störungen. Gleitlager können bei intermittierender mechanischer Berührung von Welle und Lauffläche Geräusche verursachen. Dies gilt vor allem bei Anlauf, zu großer Radialkraft, unrunder Welle beziehungsweise Lagerbuchse und Schiefstand der Welle. Die Folge der Berührungen sind Schwingungen mit sehr vielen Frequenzen im Hörbereich, bei denen vor allem die Drehfrequenz und deren Vielfache besonders stark hervortreten.

Bei Kugellagern rollen Wälzkörper auf einem Innen- bzw. Außenring mit mechanischer Berührung ab. Bei idealer Lauffläche aller Partner entsteht ein breites Frequenzspektrum wegen elastischer Verformungen durch umlaufende Kräfte. Bei radialer Lagerluft, Schäden an den Oberflächen der Laufbahnen durch Fertigungsfehler oder Materialermüdung bzw. Überlastschäden können die Kugeln der idealen Laufbahn nicht mehr folgen. Bei manchen Drehzahlen laufen sie dann unter Umständen sogar im Gleichtakt auf einer Wellenlinie statt auf einer Kreisbahn, was zu selbsterregten Axialschwingungen des Lagerschildes führt. Unvermeidbare Unwucht im Rotor führt zwangsläufig durch die hohe Drehzahl von 10.000 bis 100.000 min^-1 bei Kleinstantrieben zu erheblichen Fliehkräften, d.h. zu umlaufenden Radialkräften. So ergeben sich größere oder kleinere radiale Auslenkungen der Lagerstelle, die sich auch als rütteln oder taumeln bemerkbar machen können und ebenfalls schwingungsanregend wirken.

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