Der kleine Kraftprotz 

Manchmal sind es gerade die unscheinbaren Bauteile, die in zahllosen Geräten jahrzehntelang zuverlässig ihren Dienst verrichten. Unser Fundstück der Woche ist genau so ein Kandidat: Ein Johnson Gleichstrommotor mit einer Betriebsspannung von 1,5 bis 4,5 Volt, einer beeindruckenden Leerlaufdrehzahl von rund 14.000 U/min und einer kurzzeitig möglichen Stromaufnahme von bis zu 11 Ampere.

Auf den ersten Blick wirkt der Motor schlicht – doch hinter dem Metallgehäuse steckt ein ausgereiftes elektromechanisches System, das weltweit millionenfach eingesetzt wurde.

Wer ist Johnson?

Johnson Electric gehört seit Jahrzehnten zu den weltweit größten Herstellern kleiner Elektromotoren. Bereits in den 1950er Jahren begann das Unternehmen mit der Entwicklung kompakter Gleichstrommotoren und liefert bis heute Antriebe für Industrie, Modellbau, Automotive, Medizintechnik und Haushaltsgeräte.

Viele Geräte enthalten einen Johnson-Motor, ohne dass man ihn jemals zu Gesicht bekommt.

Das Funktionsprinzip

Dieser Motor ist ein permanentmagneterregter Bürsten-Gleichstrommotor (Brushed DC Motor).

Im Inneren befinden sich:

• Permanentmagnete im Gehäuse
• ein dreipoliger Anker mit Kupferwicklung
• Kohlebürsten
• ein Kupfer-Kollektor
• eine präzise gelagerte Stahlwelle

Wird Gleichspannung angelegt, fließt Strom durch den Anker. Über den Kollektor wird die Stromrichtung ständig umgeschaltet, sodass sich ein rotierendes Magnetfeld bildet. Dieses wechselwirkt mit den Permanentmagneten – der Rotor beginnt sich zu drehen.

Dieses einfache, aber geniale Prinzip wird seit über 100 Jahren eingesetzt.

Technische Daten

Warum bis zu 11 Ampere?

Viele wundern sich über diese Angabe.

Ein Elektromotor benötigt beim Start deutlich mehr Strom als während des normalen Betriebs.

Der sogenannte Anlaufstrom entsteht, weil der Rotor zunächst stillsteht und noch keine Gegeninduktion erzeugt. In diesem Moment verhält sich die Wicklung nahezu wie ein ohmscher Widerstand.

Erst wenn der Motor Drehzahl aufnimmt, sinkt der Strom auf einen Bruchteil des Startstroms.

Deshalb sind kräftige Stromquellen oder leistungsfähige Akkus wichtig.

Sinterbronze-Gleitlager – klein, aber genial

Eine Besonderheit dieses Motors ist das Sinterbronze-Gleitlager.

Diese Lager bestehen aus einem porösen Bronze-Werkstoff, der während der Herstellung mit Öl getränkt wird.

Die winzigen Poren wirken wie ein Ölspeicher.

Beim Betrieb erwärmt sich das Lager leicht und gibt kontinuierlich Schmierstoff an die Welle ab. Beim Abkühlen wird überschüssiges Öl wieder aufgenommen.

Dadurch arbeitet der Motor:

• wartungsarm
• leise
• langlebig
• vibrationsarm

Gerade für kleine Hochdrehzahlmotoren ist diese Lagertechnik ideal.

Wo kommen solche Motoren zum Einsatz?

Durch ihre kompakte Bauform finden sich Johnson-Motoren in unzähligen Geräten:

• Akkuschrauber (über Getriebe)
• Modellbau
• RC-Fahrzeuge
• Pumpen
• Lüfter
• Spielzeug
• Förderbänder
• Robotik
• Laborgeräte
• Dosiersysteme
• Haushaltsgeräte
• Automobiltechnik

Mit einem passenden Getriebe lassen sich aus den hohen Drehzahlen große Drehmomente erzeugen.

Warum dreht er so schnell?

Eine Leerlaufdrehzahl von rund 14.000 U/min erscheint zunächst enorm.

Doch kleine Gleichstrommotoren erreichen problemlos Drehzahlen zwischen 10.000 und 30.000 U/min.

Der Grund:

• geringer Rotor-Durchmesser
• kleines Trägheitsmoment
• starke Permanentmagnete
• niedrige Betriebsspannung
• geringe bewegte Masse

Für Anwendungen mit hoher Kraft wird anschließend ein Getriebe eingesetzt.

Ein idealer Motor für Bastler

Gerade Maker und Elektronikfreunde schätzen solche Motoren.

Mit einer einfachen Spannungsregelung (PWM) lässt sich die Drehzahl komfortabel einstellen.

Außerdem eignet sich der Motor hervorragend für:

• Eigenbauprojekte
• CNC-Hilfsantriebe
• kleine Förderanlagen
• Modellbau
• Robotik
• Versuchsaufbauten
• Schulprojekte

Unser Fazit

Der Johnson-Gleichstrommotor zeigt eindrucksvoll, wie viel Ingenieurskunst in einem scheinbar einfachen Bauteil steckt.

Hohe Drehzahlen, robuste Technik, wartungsarme Sinterbronze-Lager und ein unkompliziertes Funktionsprinzip machen ihn bis heute zu einem echten Klassiker unter den Kleinmotoren.

Ob als Ersatzmotor, für Reparaturen oder kreative Eigenbauprojekte – solche Motoren gehören in jede gut sortierte Elektronikwerkstatt.

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