Ein Hohlwellenmotor ist ein Motor, dessen Drehwelle in der Mitte eine Durchgangsbohrung aufweist. Da Kabel, Rohrleitungen, Wellen und Ähnliches durch den Hohlraum geführt werden können, lässt sich die Verlegung von Kabeln und Rohrleitungen auf begrenztem Raum optimieren, was zu einer Verkleinerung der Anlage und einer größeren Gestaltungsfreiheit führt.
Bei der Motorauswahl ist es wichtig, nicht nur den Durchmesser des Hohlraums, sondern auch das erforderliche Drehmoment, die Drehzahl und die Größe entsprechend den Spezifikationen der Anlage zu berücksichtigen. In diesem Artikel werden die Struktur von Hohlwellenmotoren und ihre Unterschiede zu herkömmlichen Motoren sowie ihre Vorteile, zu beachtende Punkte, Hauptanwendungsbereiche und wichtige Auswahlkriterien leicht verständlich erläutert.
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Was ist ein Hohlwellenmotor?
Hohlwellenmotoren sind Motoren, die sich von herkömmlichen Motoren mit massiver Welle dadurch unterscheiden, dass sie über eine durchgehende Bohrung in der Mitte der Drehwelle verfügen. Der Raum in der Mitte kann als Durchführungskanal für Kabel, Rohrleitungen, Wellen usw. genutzt werden.
Durch die effektive Nutzung des Hohlraums lassen sich die um den Motor herum verlegten Kabel und Rohrleitungen reduzieren, was zu einer Platzersparnis bei der Anlage und zu mehr Flexibilität bei der Anordnung führt. Je nach Bauweise ist zudem eine direkte Verbindung mit der angetriebenen Welle möglich.
Bei der Motorauswahl für Hohlwellenmotoren sollte nicht allein auf ihre Leistungsmerkmale geachtet werden; vielmehr ist es wichtig, sie unter Berücksichtigung der Anlagenstruktur, des Verwendungszwecks und des erforderlichen Hohlwellendurchmessers auszuwählen.
Aufbau und Funktionsweise von Hohlmotoren
Hohlmotoren bestehen, wie herkömmliche Motoren auch, hauptsächlich aus einem Stator (feststehender Teil) und einem Rotor (drehender Teil). Ein wesentliches Merkmal ist die durchgehende Bohrung in der Mitte des Rotors bzw. der Drehwelle.
Da durch den Hohlraum Strom- und Signalkabel, Luftschläuche sowie Wellen geführt werden können, lassen sich die Anzahl der außerhalb des Motors angeordneten Bauteile und die Verkabelung reduzieren. Je nach Aufbau des Produkts oder der Anlage ist es auch möglich, die angetriebene Welle durch den Hohlraum zu führen, dort zu befestigen und direkt mit dem Motor zu verbinden.
Durch die Nutzung der Hohlkonstruktion lässt sich der Antriebsmechanismus unter effizienter Ausnutzung des begrenzten Platzes einfacher aufbauen.
Unterschiede zu herkömmlichen Motoren
Der Hauptunterschied zwischen herkömmlichen Motoren und Hohlwellenmotoren besteht darin, ob der zentrale Bereich der Drehwelle genutzt werden kann. Während bei herkömmlichen Motoren mit massiver Welle die Kraftübertragung über die Wellenenden erfolgt, verfügen Hohlwellenmotoren über eine Durchgangsbohrung im zentralen Bereich, durch die Kabel, Leitungen, Wellen usw. geführt werden können.
Die wichtigsten Unterschiede sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
| Vergleichskriterien | Herkömmlicher Motor (massive Welle) | Hohlwellenmotor |
| Aufbau der Welle | Vollwelle, die bis zum Kern durchgehend gefüllt ist | Mit einer Durchgangsbohrung im Kern |
| Nutzung des Kernbereichs | Grundsätzlich nicht nutzbar | Kabel, Rohrleitungen, Wellen usw. können hindurchgeführt werden |
| Verbindung mit der angetriebenen Welle | Häufig erfolgt die Verbindung über Kupplungen | Es gibt auch Konstruktionen, bei denen die Welle direkt durch den Hohlraum geführt und verbunden werden kann |
| Geeignete Anwendungsbereiche | Allgemeine Antriebsanwendungen | Anwendungen, bei denen eine optimale Verlegung der Kabel und Platzersparnis erforderlich sind |
Hohlwellenmotoren eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen die Sicherung von Verlegungswegen und eine Platzersparnis für die Anlage erforderlich sind. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie in Bezug auf die Leistung herkömmlichen Motoren überlegen sind.
Es ist wichtig, den Einsatz unter Berücksichtigung der Anlagenstruktur, des Verwendungszwecks sowie des erforderlichen Drehmoments und der Drehzahl zu wählen.
Vorteile von Hohlmotoren
Da bei Hohlmotoren der Raum im Inneren effektiv genutzt werden kann, tragen sie zur Verkleinerung der Anlage sowie zur Verbesserung der Verlegung von Kabeln und Rohrleitungen bei. Je nach Aufbau der Anlage können sie zudem zu einer Reduzierung der Teileanzahl und des Montageaufwands führen.
Im Folgenden werden die wichtigsten Vorteile der Hohlkonstruktion vorgestellt.
Verlegung von Kabeln und Rohrleitungen durch den Hohlraum
Ein großer Vorteil von Hohlmotoren besteht darin, dass Kabel und Rohrleitungen durch den zentralen Hohlraum geführt werden können. Durch die Bündelung von Strom- und Signalkabeln sowie Luftschläuchen im Hohlraum lassen sich die außen am Motor verlaufenden Kabel und Rohrleitungen reduzieren, was die Organisation im Inneren der Anlage erleichtert.
Insbesondere an beweglichen Teilen kann es vorkommen, dass Kabel mit umgebenden Bauteilen in Berührung kommen oder durch wiederholte Bewegungen einer Belastung ausgesetzt sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch eine sachgemäße Verlegung die Kollisionen mit umgebenden Bauteilen minimiert und die Kabel besser geschützt werden können.
Bei Geräten mit mehreren Gelenken, wie beispielsweise Robotern, erleichtert die Bündelung der Verkabelung zudem die Wartung und Inspektion.
Platzersparnis bei der Anlage
Durch den Einsatz von Hohlmotoren können Kabel, Rohrleitungen und Wellen durch den zentralen Bereich geführt werden, wodurch der Platz um den Motor herum effizient genutzt werden kann. Ein Vorteil besteht darin, dass weniger Platz für Kabelwege an der Außenseite benötigt wird, was eine kompaktere Gestaltung der gesamten Anlage ermöglicht.
Je nach Konfiguration ist zudem eine direkte Verbindung mit der angetriebenen Welle möglich, wodurch sich die Anzahl der Übertragungskomponenten wie Kupplungen, Riemen und Riemenscheiben unter Umständen reduzieren lässt. Bei Robotergelenken und Automatisierungsanlagen, bei denen Antriebsmechanismen und Verkabelung auf begrenztem Raum untergebracht werden müssen, ist eine Konstruktion mit Platzersparnis durch Nutzung der Hohlkonstruktion besonders vorteilhaft.
Größere Flexibilität bei Konstruktion und Montage
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich die Möglichkeiten für das Anlagenlayout erweitern, da der Hohlraum als Trasse für Verkabelungen, Rohrleitungen, Wellen usw. genutzt werden kann. Da die Verlegung der Leitungen nicht mehr ausschließlich außerhalb des Motors geplant werden muss, lässt sich die Anordnung der Anlage auch auf begrenztem Raum leichter konzipieren.
Zudem können bei Konstruktionen, die eine direkte Verbindung mit der angetriebenen Welle ermöglichen, Übertragungskomponenten wie Kupplungen entfallen, was unter Umständen zu einer Reduzierung der Teileanzahl und des Montageaufwands führt. Je nach Produkt und Konstruktion ist in manchen Fällen auch eine Gewichtsreduzierung möglich; bei der Entscheidung für einen Hohlmotor ist es jedoch wichtig, nicht nur die Gewichtsersparnis, sondern auch die Gesamtkonstruktion der Anlage zu berücksichtigen.
Nachteile und zu beachtende Punkte bei Hohlmotoren
Hohlmotoren bieten zwar zahlreiche Vorteile, sind jedoch nicht für alle Anwendungsbereiche geeignet. Es ist wichtig, die Auswahl nicht allein anhand des erforderlichen Hohlraumdurchmessers zu treffen, sondern auch die Leistung des Motors, die Kosten sowie die Kombination mit Peripheriegeräten zu berücksichtigen.
Im Folgenden werden die Punkte erläutert, die vor dem Einsatz beachtet werden sollten.
Das Gleichgewicht zwischen Hohlraumdurchmesser und Motorleistung berücksichtigen
Bei der Auswahl eines Hohlwellenmotors ist es wichtig, das Gleichgewicht zwischen dem erforderlichen Hohlwellendurchmesser und der Motorleistung zu prüfen. Wenn ein großer Hohlwellendurchmesser vorgesehen ist, muss aufgrund der Außenabmessungen und der inneren Konstruktion geprüft werden, ob gleichzeitig das erforderliche Drehmoment und die erforderliche Steifigkeit gewährleistet werden können.
Selbst bei gleichem Hohlraumdurchmesser unterscheiden sich das erreichbare Drehmoment, die Drehzahl und die Außenabmessungen je nach Produkt. Legen Sie zunächst den erforderlichen Durchmesser für die durch den Hohlraum verlaufenden Kabel und die Welle fest und prüfen Sie anschließend Drehmoment, Drehzahl, Größe sowie die auf die Welle wirkenden Belastungen, um ein Produkt auszuwählen, das den Anforderungen der gesamten Anlage entspricht.
Kosten und Kombination mit Peripheriegeräten prüfen
Bei der Entscheidung für einen Hohlwellenmotor müssen nicht nur die Kosten für den Motor selbst, sondern auch die Kosten für Peripheriegeräte und den Einbau berücksichtigt werden. Da Produkte mit Hohlwellenstruktur im Vergleich zu Vollwellenmotoren derselben Klasse unter Umständen teurer sind, ist es wichtig, die Entscheidung unter Berücksichtigung der durch die Einführung erzielten Vorteile zu treffen.
Außerdem müssen bei der Kombination von Getriebeköpfen, Encodern, Treibern und ähnlichen Komponenten die technischen Daten sowie die Anschlussarten der einzelnen Geräte überprüft werden. Selbst bei einer Konfiguration, bei der durch einen Direktanschluss die Anzahl der Bauteile reduziert werden kann, variiert der Konstruktions- und Montageaufwand je nach Befestigungsart.
Beurteilen Sie die Lösung nicht nur anhand des Motors selbst, sondern berücksichtigen Sie auch die Kosten und die Wartungsfreundlichkeit der gesamten Anlage.
Hauptanwendungsbereiche und Anwendungsbeispiele für Hohlmotoren
Liste der kernlosen Motoren anzeigen
Hohlmotoren werden in verschiedenen Geräten und Anlagen eingesetzt, wobei ihre Eigenschaft, dass Kabel, Rohrleitungen, Wellen usw. durch den zentralen Hohlraum geführt werden können, genutzt wird. Sie eignen sich insbesondere für Anwendungen, bei denen Platzersparnis und die übersichtliche Verlegung komplexer Verkabelungen erforderlich sind.
Im Folgenden sind typische Anwendungsbereiche und Möglichkeiten zur Nutzung des Hohlraums zusammengefasst.
| Anwendungsbeispiele | Wichtigste Einsatzmöglichkeiten des Hohlraums |
| Roboter | Durchführung von Signalkabeln, Luftschläuchen usw. |
| Förderanlagen und Rollenantriebe | Aufbau von Antriebselementen, z. B. durch Einbau von Rollenachsen |
| Spin-Coater | Wird als Luftansaugkanal genutzt |
Die Verwendung der Hohlräume hängt von der Konstruktion und dem Zweck der Anlage ab. Im Folgenden werden konkrete Anwendungsbeispiele vorgestellt, unterteilt in Roboter und Automatisierungsanlagen sowie Präzisionsgeräte und Industriegeräte.
Roboter und Automatisierungsanlagen
Hohlmotoren werden beispielsweise in den Gelenken und Schwenkachsen von Roboterarmen eingesetzt. Indem Signalkabel und Luftschläuche, die zur Spitze führen, durch den Hohlraum verlegt werden, lässt sich die Verkabelung an der Außenseite der Gelenke reduzieren, wodurch sich die umgebenden Mechanismen kompakter anordnen lassen.
Zudem lassen sich durch die Verlegung von Kabeln und Leitungen im Inneren Kollisionen mit umliegenden Bauteilen während der Roboterbewegungen leichter vermeiden. Auch bei Automatisierungsanlagen, wie beispielsweise Förderanlagen, bietet die Nutzung der Hohlkonstruktion den Vorteil, dass Antriebskomponenten und Verkabelung leichter auf begrenztem Einbauraum untergebracht werden können.
Präzisionsgeräte und Industrieanlagen
Hohlmotoren kommen auch in Präzisionsgeräten und Geräten der Industrie und Automatisierung zum Einsatz, darunter in Rollenantrieben und Spin-Coatern. Bei Rollenantrieben ermöglicht die direkte Verbindung der Rollenwelle durch den Hohlraum je nach Bauweise den Verzicht auf Bauteile wie Kupplungen, wodurch der Antriebsbereich kompakt gestaltet werden kann.
Ein Spin-Coater ist eine Anlage, die zu bearbeitende Werkstücke wie Wafer oder Leiterplatten rotieren lässt und mithilfe der Zentrifugalkraft Flüssigkeiten dünn und gleichmäßig aufträgt. Hohlmotoren kommen auch in Konstruktionen zum Einsatz, bei denen Luft durch den Hohlraum angesaugt wird, um das Werkstück während der Rotation zu fixieren.
Ein charakteristisches Merkmal ist, dass der Hohlraum je nach Verwendungszweck der Anlage genutzt werden kann, beispielsweise zur Durchführung einer Welle oder als Luftkanal.
Wichtige Aspekte bei der Auswahl eines Hohlwellenmotors
Bei der Motorauswahl besteht die Gefahr, dass die erforderlichen Antriebsleistungen und Einbaubedingungen nicht erfüllt werden, wenn man sich ausschließlich am Durchmesser der Hohlwelle orientiert. Es ist wichtig, die Anforderungen an die Anlage – wie das erforderliche Drehmoment, die Drehzahl, die Abmessungen und die Einbauumgebung – zu erfassen und die Produkte anhand dieser Kriterien zu vergleichen.
Die wichtigsten Punkte, die bei der Auswahl zu prüfen sind, lauten wie folgt:
- Was durch den Hohlraum geführt werden soll und welcher Hohlraumdurchmesser erforderlich ist
- Erforderliches Drehmoment und Drehzahl
- Außendurchmesser, Gesamtlänge und Gewicht des Motors
- Einbauumgebung, wie z. B. Betriebstemperatur und Luftfeuchtigkeit
- Kompatibilität mit Getriebekopf, Encoder und Treiber
- Verlegung von Kabeln und Rohrleitungen sowie Wartungsfreundlichkeit
Es ist wichtig, die Auswahl nicht allein anhand des Hohlraumdurchmessers einzugrenzen, sondern die gesamte Anlagenstruktur zu berücksichtigen. Im Folgenden werden die Punkte, die besonders zu beachten sind, ausführlich erläutert.
Den erforderlichen Hohlraumdurchmesser ermitteln
Bei der Auswahl eines Hohlwellenmotors sollten Sie zunächst klären, was durch den Hohlraum geführt werden soll, und den erforderlichen Hohlwellendurchmesser ermitteln. Je nach Art der zu führenden Elemente – wie Strom- und Signalkabel, Luftschläuche oder Wellen – ist der benötigte Platz unterschiedlich.
Wenn mehrere Kabel gebündelt werden sollen, ist es wichtig, nicht nur den Außendurchmesser zu prüfen, sondern auch den Durchmesser des Bündels und dessen Verlegbarkeit zu berücksichtigen. Auch beim Verlegen von Luftschläuchen muss ausreichend Spielraum vorhanden sein, um eine problemlose Anordnung zu gewährleisten.
Legen Sie den erforderlichen Hohlraumdurchmesser unter Berücksichtigung der tatsächlichen Einbausituation fest und grenzen Sie die Auswahl auf Produkte ein, die diese Anforderungen erfüllen.
Drehmoment und Drehzahl prüfen
Selbst wenn der erforderliche Hohlraumdurchmesser gewährleistet ist, kann der Motor nicht als geeignet angesehen werden, wenn er das für die Anlage erforderliche Drehmoment und die Drehzahl nicht erfüllt. Es ist wichtig, das erforderliche Drehmoment anhand der Größe der anzutreibenden Last zu ermitteln und die Drehzahl anhand der Betriebsbedingungen der Anlage, wie Geschwindigkeit und Beschleunigung/Verzögerung, zu überprüfen.
Achten Sie beim Produktvergleich auf das Nenndrehmoment, das maximale Drehmoment und die höchste Drehzahl. Da beim Anlaufen sowie beim Beschleunigen und Abbremsen zeitweise ein hohes Drehmoment erforderlich sein kann, sollten Sie Ihre Entscheidung nicht allein auf den Normalbetrieb stützen.
Unter Berücksichtigung der Last und der Betriebsbedingungen muss die Auswahl mit ausreichender Sicherheitsmarge erfolgen.
Größe und Einbaubedingungen prüfen
Neben dem Hohlwellen-Durchmesser und der Antriebsleistung muss auch geprüft werden, ob sich der Motor problemlos in die Anlage integrieren lässt. Es ist zu überprüfen, ob Außendurchmesser, Gesamtlänge und Gewicht in den Einbauraum passen, und die Umgebungsbedingungen wie Betriebstemperatur und Luftfeuchtigkeit sind mit den Produktspezifikationen abzugleichen.
Bei Verwendung von Getriebeköpfen, Encodern, Bremsen oder Treibern ist zu prüfen, ob die Anschlussarten und Spezifikationen kompatibel sind. Auch die Verlegung von Kabeln und Rohrleitungen, die Wartungsfreundlichkeit sowie der Montageaufwand dürfen nicht außer Acht gelassen werden.
Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen muss die Entscheidung nicht nur auf der Grundlage des Motors allein, sondern unter Einbeziehung der Gesamtkonfiguration und der Kosten der gesamten Anlage getroffen werden.
Zusammenfassung
Hohlwellenmotoren tragen dank ihrer Konstruktion, bei der Kabel, Rohrleitungen und Wellen durch den zentralen Hohlraum geführt werden können, zur Platzersparnis und zu mehr Gestaltungsfreiheit bei der Anlagenkonstruktion bei. Sie sind eine vielversprechende Wahl für Anwendungen, bei denen begrenzter Platz effektiv genutzt werden soll, beispielsweise in Robotern und Automatisierungsanlagen.
Bei der Auswahl müssen nicht nur der Hohlwellen-Durchmesser, sondern auch das erforderliche Drehmoment, die Drehzahl, die Abmessungen sowie die Kombination mit Peripheriegeräten umfassend berücksichtigt werden.
C.I. Takiron Corporation bietet Beratung bei der Motorauswahl und Entwicklung entsprechend Ihrer Anwendung und den geforderten Spezifikationen an. Wenn Sie Fragen zu den Spezifikationen oder zur Motorauswahl für Hohlwellenmotoren haben, wenden Sie sich bitte jederzeit an uns.
Produktinformationen und Kontakt
Ausführliche Informationen zu den Mikromotoren von C.I. Takiron finden Sie auf der folgenden Website.
- Produktseite: https://cik-ele.com/
- Kernlose Motoren: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Bürstenloser Motor: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Getriebemotoren: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Encoder: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Sollten Sie bei der Auswahl von Kleinmotoren für Ihre Produktentwicklung auf Schwierigkeiten stoßen, können Sie sich gerne über das Kontaktformular an uns wenden. Unsere technischen Berater werden Ihre Anwendungszwecke und Anforderungen mit Ihnen besprechen und Ihnen die optimale Lösung vorschlagen.
- Kontakt: https://cik-ele.com/contact/
