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1. Bürstenbehafteter Gleichstrommotor

Bei Bürstenmotoren geschieht dies mit einem Drehschalter auf der Motorwelle, dem sogenannten Kommutator. Dieser besteht aus einem rotierenden Zylinder oder einer Scheibe, die in mehrere Metallkontaktsegmente auf dem Rotor unterteilt ist. Die Segmente sind mit den Leiterwicklungen des Rotors verbunden. Zwei oder mehr stationäre Kontakte, die Bürsten, bestehen aus einem weichen Leiter wie Graphit und drücken gegen den Kommutator. Dadurch wird beim Drehen des Rotors ein gleitender elektrischer Kontakt zu den jeweiligen Segmenten hergestellt. Die Bürsten versorgen die Wicklungen gezielt mit Strom. Während der Rotor rotiert, wählt der Kommutator verschiedene Wicklungen aus, und der Strom wird so an die jeweilige Wicklung angelegt, dass das Magnetfeld des Rotors gegenüber dem Stator verkippt bleibt und ein Drehmoment in eine Richtung erzeugt.

2. Bürstenloser Gleichstrommotor

Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren ersetzt ein elektronisches Servosystem die mechanischen Kommutatorkontakte. Ein elektronischer Sensor erfasst den Rotorwinkel und steuert Halbleiterschalter wie Transistoren, die den Stromfluss durch die Wicklungen schalten – entweder die Stromrichtung umkehren oder, bei manchen Motoren, ihn abschalten –, und zwar im korrekten Winkel, sodass die Elektromagnete ein Drehmoment in eine Richtung erzeugen. Durch den Wegfall des Schleifkontakts weisen bürstenlose Motoren weniger Reibung und eine längere Lebensdauer auf; ihre Lebensdauer ist lediglich durch die Lebensdauer ihrer Lager begrenzt.

Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren entwickeln im Stillstand ein maximales Drehmoment, das mit zunehmender Drehzahl linear abnimmt. Bürstenlose Motoren können einige Nachteile bürstenbehafteter Motoren überwinden; dazu gehören ein höherer Wirkungsgrad und eine geringere Anfälligkeit für mechanischen Verschleiß. Diese Vorteile gehen jedoch mit einer potenziell weniger robusten, komplexeren und teureren Steuerelektronik einher.

Ein typischer bürstenloser Motor besitzt Permanentmagnete, die um einen feststehenden Anker rotieren. Dadurch entfallen die Probleme, die beim Anschließen des Stroms an den beweglichen Anker auftreten. Ein elektronischer Controller ersetzt die Kommutatorbaugruppe des bürstenbehafteten Gleichstrommotors, die die Phasenlage der Wicklungen kontinuierlich umschaltet, um den Motor in Bewegung zu halten. Der Controller übernimmt eine ähnliche, zeitlich präzise Leistungsverteilung mittels einer Halbleiterschaltung anstelle des Kommutatorsystems.

Bürstenlose Motoren bieten gegenüber bürstenbehafteten Gleichstrommotoren mehrere Vorteile, darunter ein hohes Drehmoment-Gewichts-Verhältnis, ein höherer Wirkungsgrad mit mehr Drehmoment pro Watt, eine höhere Zuverlässigkeit, ein geringerer Geräuschpegel, eine längere Lebensdauer durch den Wegfall von Bürsten- und Kommutatorerosion sowie die Vermeidung von ionisierenden Funken.
Der Kommutator wird entfernt, wodurch elektromagnetische Störungen (EMI) insgesamt reduziert werden. Da der Rotor keine Wicklungen besitzt, sind diese keinen Zentrifugalkräften ausgesetzt. Da die Wicklungen vom Gehäuse getragen werden, erfolgt die Kühlung durch Wärmeleitung, sodass kein Luftstrom im Motorinneren zur Kühlung erforderlich ist. Dadurch können die internen Motorkomponenten vollständig gekapselt und vor Schmutz und anderen Fremdkörpern geschützt werden.

Die Kommutierung bürstenloser Motoren kann softwareseitig mittels eines Mikrocontrollers oder alternativ mit analogen oder digitalen Schaltungen realisiert werden. Die elektronische Kommutierung anstelle von Bürsten ermöglicht eine höhere Flexibilität und Funktionen, die mit bürstenbehafteten Gleichstrommotoren nicht realisierbar sind. Dazu gehören Drehzahlbegrenzung, Mikroschrittbetrieb für langsame und präzise Bewegungssteuerung sowie ein Haltemoment im Stillstand. Die Controller-Software lässt sich an den jeweiligen Motor der Anwendung anpassen, was zu einer höheren Kommutierungseffizienz führt.

Die maximale Leistung, die einem bürstenlosen Motor zugeführt werden kann, wird fast ausschließlich durch die Wärme begrenzt;[citation needed] zu viel Wärme schwächt die Magnete und beschädigt die Isolierung der Wicklungen.

Bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie sind bürstenlose Motoren effizienter als Motoren mit Bürsten, vor allem aufgrund des Fehlens von Bürsten. Dadurch werden die mechanischen Energieverluste durch Reibung reduziert. Die Effizienzsteigerung ist im Leerlauf und bei geringer Last im Kennfeld des Motors am größten.

Zu den Umgebungen und Anforderungen, unter denen Hersteller bürstenlose Gleichstrommotoren einsetzen, gehören wartungsfreier Betrieb, hohe Drehzahlen und der Betrieb dort, wo Funkenbildung gefährlich ist (z. B. in explosionsgefährdeten Bereichen) oder elektronisch empfindliche Geräte beeinträchtigen könnte.

Der Aufbau eines bürstenlosen Motors ähnelt dem eines Schrittmotors, jedoch bestehen aufgrund unterschiedlicher Implementierung und Funktionsweise wichtige Unterschiede. Während Schrittmotoren häufig in einer definierten Winkelposition des Rotors angehalten werden, ist ein bürstenloser Motor üblicherweise für eine kontinuierliche Rotation ausgelegt. Beide Motortypen können über einen Rotorpositionssensor zur internen Rückmeldung verfügen. Sowohl ein Schrittmotor als auch ein gut konstruierter bürstenloser Motor können bei null Umdrehungen pro Minute ein endliches Drehmoment erzeugen.