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Bürstenlose Leistung

EC-Technologie bei Elektrowerkzeugen auf dem Vormarsch
Bürstenlose Leistung

Von der Akku- bis zur Netzmaschine – die sogenannte EC-Technologie hält immer weiter Einzug in handgeführte Elektrowerkzeuge. Doch welche Vorteile bringt sie dem Anwender eigentlich gegenüber den herkömmlichen Motoren?

Autor: Dr. Leonhard Sturm

I Seit Jahrzehnten verrichten in handgeführten Elektrowerkzeugen mehrheitlich sogenannte Universalmotoren ihren Dienst. Dieser Motorentyp hat sich aus mehreren Gründen als Antriebsquelle von netzbetriebenen Maschinen etabliert. Zum einen weisen Universalmotoren ein gutes Lastverhalten (Motorkennlinie) auf. Zum anderen überzeugen sie, wenn es um die Motorleistung bei (kurzfristiger) Beanspruchung und die generelle Zuverlässigkeit geht.

Diesen positiven Eigenschaften stehen jedoch auch einige Schwächen gegenüber, welche insbesondere durch die heutigen Anforderungen an leistungsfähigere Elektrowerkzeuge mehr und mehr zutage treten. Dazu zählen vor allem der beschränkte Wirkungsgrad, der vergleichsweise hohe Leistungsbedarf, das Problem einer effizienten Motorkühlung sowie ein gewisser Wartungsaufwand, welcher durch die Abnutzung der eingesetzten Kohlebürsten entsteht.
Ähnliche Nachteile wiesen bis zuletzt auch akkubetriebene Elektrowerkzeuge auf, die für gewöhnlich mit einem Gleichstrommotor mit Permanentmagneten als Antrieb ausgestattet waren. Die Nachteile des Universalmotors und des in Akkuwerkzeugen eingesetzten Gleichstrommotors mit Permanentmagneten haben Hersteller dazu veranlasst, in Akkuwerkzeugen der neuesten Generation sogenannte EC-Motoren zu verbauen. „EC“ steht dabei für „Electronical Commutation“ = Elektronische Kommutierung.
Funktionsprinzip des EC-Motors
Bei den sog. Kollektormotoren bzw. Motoren mit Kohlebürsten (z. B. Universalmotor) wird eine Drehbewegung durch aufeinanderfolgende Stromzufuhr über den Kollektor zu den einzelnen Wicklungen des Ankers (Rotors) ausgelöst. Hingegen besitzt der EC-Motor ein rotierendes, dreiphasiges Drehfeld im Stator (feststehender Motorteil), das den segmentierten Permanentmagneten als Rotor mitzieht und so eine Rotation bewirkt. Beim EC-Motor handelt es sich also um einen dreiphasigen Drehstromsynchronmotor.
Eine Änderung der Drehfrequenz erfolgt durch die prozessgesteuerte Elektronik, die eine proportionale (synchrone) Änderung der Rotordrehzahl bewirkt.
Resultierende Vorteile für den Anwender
EC-Motoren bieten gegenüber herkömmlichen Antriebstechniken einen bis zu 30 % höheren Wirkungsgrad bei einem bis zu 35 % besseren Leistungsgewicht. Die Motorcharakteristik bietet dem Anwender auch im untersten Drehzahlbereich das volle Drehmoment, sodass hier für alle Anwendungen genügend Durchzugskraft vorhanden ist.
Durch den Wegfall der Kohlebürsten entsteht zudem weniger Wartungsaufwand. Zusätzlich wirkt sich eine hohe Zuverlässigkeit in Verbindung mit relativ langer Lebensdauer positiv auf die Kostenbilanz des Werkzeuges aus.
Die geringere Größe und kleineres Gewicht des EC-Motors erlauben eine kompaktere Bauform bei Elektrowerkzeugen, was für den Anwender verbesserte Ergonomie und Handlingvorteile bedeutet und den Einsatzbereich der Geräte deutlich erweitert.
Auch der Einsatz in explosionsgefährdeten Arbeitsumgebungen wird dank fehlender Funkenbildung möglich.
Ferndiagnose und Modifikation
Die zur Motorsteuerung eingesetzte Mikroelektronik kann auch dazu genutzt werden, Daten und Kennzahlen im Rahmen der Fehler-diagnose bzw. für Wartung und Service bereitzustellen. Mögliche Fehler und Reparaturempfehlungen könnten so zukünftig zeitsparend schon „online“ vor Ort beim Kunden erkennbar werden.
Außerdem kann der Hersteller dank der Mikroelektronik den Drehzahlbereich eines Elektrowerkzeugs für verschiedene Maschinentypen und/oder Anwendungen über Software gerätespezifisch definieren, ohne die Mechanik notwendigerweise verändern zu müssen.
Fazit: Vorteile gegen Aufpreis
Es ist zu erwarten, dass die EC-Technologie mittelfristig bei vielen akku- und netzbetriebenen Elektrowerkzeugtypen Einzug hält. Den momentan noch vorhandenen Nachteilen, wie z. B. die relativ teure Mikroelektronik (Mehrkosten) stehen schon jetzt überzeugende Vorteile gegenüber. Hersteller zukünftiger EC-Gerätegenerationen dürften deutliche Verbesserungen bringen. I
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