Funktionsprinzip
Ein Bürsten-Gleichstrommotor erzeugt Moment aus der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld. Das Feld stammt von Permanentmagneten oder Erregerwicklungen im Stator, der Strom fließt durch die Ankerspulen auf dem Läufer. Ein mechanischer Kommutator und zwei Kohlebürsten kehren den Ankerstrom bei jeder halben Umdrehung um, sodass das Moment den Läufer stets in dieselbe Richtung treibt. Erst dieser Kommutator macht die Maschine an reiner Gleichspannung selbstlaufend.
Gegen-EMK und Drehzahlstellung
Beim Drehen erzeugt der Anker eine Gegen-EMK, die der angelegten Spannung entgegenwirkt. Der tatsächlich fließende Strom ist die Differenz beider geteilt durch den Ankerwiderstand — das macht den Motor natürlich selbstregelnd: Unter Last wird er langsamer, die Gegen-EMK sinkt, Strom und Moment steigen. Die Drehzahl ist nahezu proportional zur angelegten Spannung, weshalb eine einfache Spannungs- oder PWM-Verstellung über den gesamten Bereich eine lineare, weiche Drehzahlregelung ergibt.
Anlaufstrom und Moment
Im Einschaltmoment steht der Läufer, es gibt keine Gegen-EMK, und nur der kleine Ankerwiderstand begrenzt den Strom. Anlauf- beziehungsweise Blockierstrom kann daher ein Vielfaches des Nennwerts betragen — aus demselben Grund liefert ein Bürsten-Gleichstrommotor schon ab Drehzahl null ein sehr hohes Moment. Dieselbe Beziehung bedeutet, dass ein mechanisch blockierter Motor dauerhaft im Blockierstrom verharrt und ohne begrenzenden Steller rasch überhitzt.
Vorteile und Grenzen
Bürsten-Gleichstrommotoren sind günstig, brauchen keine elektronische Kommutierung und lassen sich trivial ansteuern — deshalb finden sie sich weiterhin in Spielzeug, Kfz-Stellantrieben, Elektrowerkzeugen und kleinen Bastelprojekten. Der Preis dafür ist das Bürstensystem: Bürsten verschleißen, erzeugen Staub und Funken, begrenzen die Höchstdrehzahl und verlangen regelmäßige Wartung. Wo längere Lebensdauer oder höherer Wirkungsgrad zählen, übernimmt ein bürstenloser Motor dieselbe Kommutierung elektronisch.