Der Synchronmotor besteht aus einem Stator und einem Rotor. Im Stator wird wie beim Asychronmotor ein Drehfeld erzeugt. Der Rotor (auch Polrad genannt), besitzt ein konstantes magnetisches Feld, welches dem Drehfeld im Stator folgt. Durch den Wegfall der Verluste zum Aufbau des Magnetfeldes im Rotor, haben Sychronmotoren sehr hohe Wirkungsgrade.

Bildquelle: www.baumueller.de

Das Drehfeld im Stator und das magnetische Feld im Rotor haben auch unter Belastung die gleiche Drehzahl, daher der Name Synchronmotor.

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Oder

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Die Bauformen der Synchronmotoren unterscheiden sich in ihrer Rotorform und werden wie folgt unterteilt:

Permanentmagnetläufer:
Der Permanentmagnetläufer besteht aus starken Permanentmagneten. Diese erzeugen das konstante magnetische Feld am Rotor.

Schleifringläufer:
Im Schleifringläufer werden an Stelle der Permanentmagnete Wicklungen angebracht, die ebenfalls ein konstantes magnetisches Feld erzeugen. Allerdings werden diese Wicklungen über Schleifringe mit einer Gleichspannung erregt.

Schrittmotor:
Ein Schrittmotor ist eine Sonderform eines Synchronmotors.

Linearmotor:
Ein Linearmotor ist eine aufgewickelte Form eines Schrittmotors, folglich ein Synchronmotor.

Elektronikmotor (Brushless DC-Motor):
Beim Elektronikmotor erzeugt ein interner Treiber das magnetische Drehfeld im Stator. Die Kommutation des Drehfeldes erfolgt somit ausserhalb des Motors. Meistens bildet der Motor mit dem Treiber eine in sich geschlossene Einheit.

DC-Motor (Brushed DC-Motor):
Der klassische DC-Motor mit Bürsten hat im Stator ein konstantes magnetisches Feld. Am Rotor wird durch Stromwender (Schleifkontakte aus Kohlenbürsten, auch Kommutator gennant) die Kommutation des Drehfeldes vorgenommen. Der Stromwender erregt fortlaufend die nächstgelegene Wicklung in Drehrichtung.

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Anlaufschwierigkeiten:
Beim Einschalten eines Sychronmotors dreht das Statorfeld entsprechend seiner Polzahl und der angelegten Netzfrequenz. Da das magnetische Feld im Rotor konstant ist, wird es sofort andauernd von den Gegenpolen im Stator angezogen und von den gleichartigen Polen abgestossen. Der Rotor kann aber wegen seiner Massenträgheit dem Statorfeld nicht direkt von Anfang an folgen. Der Motor braucht eine Anfahrhilfe, die meistens mit dem Hochfahren der Frequenz bewerkstelligt wird.

Lastwinkel:
Der Lastwinkel beschreibt die Winkelverschiebung zwischen dem Drehfeldwinkel und dem Rotorwinkel. Im Leerlauf ist der Lastwinkel Null. Mit zunehmender Belastung wird der Lastwinkel immer grösser, sprich der Rotor hat die gleiche Drehzahl wie das Drehfeld, läuft aber dem Drehfeld um den Lastwinkel nach.

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Kippmoment:
Synchronmotoren haben meistens ein Kippmoment, das doppelt so gross ist wie das Nennmoment. Wird der Motor über das Kippmoment hinaus belastet, löst sich die magnetische Verbindung zwischen Stator und Rotor. Folglich fällt der Rotor ausser Tritt und bleibt stehen. Dieses Phänomen kann bei Schrittmotoren (Sonderform eines Synchronmotors) gut beobachtet werden.

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Bildquelle: Elektrische Antriebe, Werner Böhm, Vogel Fachbuch

Schaltungsarten: Die Schaltungsart eines Synchronmotors ist sehr bauformabhängig.

Drehzahl [U/min]:
Üblicherweise bis 9000 U/min

Nennspannung [V]:
k.A.

Nennstrom [A]:
Bis zu 200 Ampere

Nennmoment [Ncm]:
Das Drehmoment wird in Form einer Kennlinie angegeben. Wenn ein maximales Drehmoment im Datenblatt angegeben wird, dann entspricht dieses meistens dem Haltemoment im Stillstand.

Nennleistung [W]:
Von wenigen Watts bis zu 500kW

Poolpaarzahl:
Meistens drei.

Die Ansteuerung eines Synchronmotors ist abhängig von der Phasenzahl. Grundsätzlich müssen die Statorspulen (Wanderfeld) kontinuierlich so verschaltet, dass der Rotor die gewünschte Drehrichtung und Drehzahl erreicht. Diese Aufgabe übernimmt der passende Leistungstreiber. Als Input für die SOLL-Wertvorgaben können typischerweise analoge Spannungen angelegt werden. Teuere Modelle ermöglichen auch eine Anbindung an Kommunikationssystemen wie Profibus oder Ethernet.

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