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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

- ANTRIEBSTECHNIK 03 04

- ANTRIEBSTECHNIK 03 04 „TORQUEMOTOR IST NICHT GLEICH TORQUEMOTOR“ Dr. Michael Döppert, Chefredakteur www.DerKonstrukteur.de Sehr schnelle Motoren erfordern kleinere Spannungs- und Drehmomentkonstanten und laufen dadurch auf hohem Stromniveau. Bei der notwendigen Anpassung der Motorwicklungen an die geforderten Drehzahlen sind die Kupferverluste nur abhängig vom Drehmoment und vom Aussteuerungsgrad des Motors, nicht aber vom Grundstrombedarf des Motors. Schaeffler bietet Torquemotoren mit verteilten Wicklungen und besonders optimierter Topologie als Baureihe SRV bzw. HSRV an. Sie bieten bei Polwechselfrequenzen bis in den kHz-Bereich sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten im Luftspalt von bis zu 50 m/s. Die Motoren zeichnen sich durch kleine elektrische Zeitkonstanten im Bereich weniger Millisekunden, eine sehr hohe Systemgenauigkeit, ausgezeichnete Laufruhe und hervorragenden Gleichlauf aus. Sie stellen aktuell den Benchmark in diesem Segment dar. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die Anwendungsanforderungen bestimmen die Auswahl des passenden Motors. Das gilt im Besonderen auch für Torquemotoren. Wer sich grundsätzlich für diese Antriebstechnologie entschieden hat, sollte mit Hilfe des Anbieters die am besten passende Motorbauart definieren. Das geht am effizientesten, wenn der Anbieter auch alle Bauarten und deren Topologien beherrscht. HOHE DREHMOMENTDICHTE UND GERINGE VERLUSTLEISTUNG Die oben beschriebenen Torquemotoren mit hoher Systemgenauigkeit werden häufig für präzise Positionierung, genaue Bahnkurven und sehr guten Gleichlauf eingesetzt. Im Vergleich dazu erfüllen „Leistungsantriebe“ vorwiegend Antriebsaufgaben. Die Forderung der Maschinenhersteller, bei gleichen Außenmaßen der Torquemotoren immer mehr Drehmoment und größere Spitzenmomente zu realisieren, hat bei Schaeffler zur Entwicklung von optimierten Motoren mit Zahnspulenwicklungen und Oberflächenmagneten geführt. Diese Motoren der Baureihe RI(B) wurden so gestaltet, dass bei identischen Außenmaßen der Kupferfüllfaktor und damit die Drehmomentdichte erhöht werden konnte. Um die damit gesteigerte mechanische Leistung auch abrufen zu können, mussten die Wärmeübergänge und die Kühlung der Motoren entsprechend optimiert werden. Die maximal mögliche Verlustleistung, die aus dem Motor heraus gekühlt werden kann, erhöht sich dadurch. In der praktischen Umsetzung bedeutet dies, dass die Motoren bei gleichem Bauraum mehr mechanische Leistung abgeben können (Spitzenlastauslegung - momentoptimiert) oder die Reserve bei niedrigerer Auslastung bewusst zur Wirkungsgradverbesserung dienen kann (Dauerlastauslegung - verlustleistungsoptimiert). Genügen die Drehzahlen der RI(B)-Motoren nicht, werden die Motoren mit Zahnspulenwicklungen modifiziert. Sie erhalten geblechte Rotoren mit eingebetteten Magneten. Durch den geblechten Magnetträger werden die Wirbelstromverluste auf ein Minimum reduziert. Der Rotor wird weniger erwärmt und ist nicht mehr der begrenzende Faktor für die Leistungsfähigkeit des Motors. Diese Baureihe nennt sich RKI(B) und ist technologieführend in der Kombination höchster Drehmomente und höchster Drehzahlen bei geringer Verlustleistung. 36 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

ANTRIEBSTECHNIK 05 06 DYNAMIK UND WICKLUNGSAUSLEGUNG Spricht man bei der Entwicklung von Torquemotoren von Dynamik, versteht man darunter neben der erreichbaren Drehzahl auch die realisierbare Stromanstiegsgeschwindigkeit. Sie ist für das Beschleunigungsvermögen des Motors in der exakten Bahnbewegung von wesentlicher Bedeutung. Große Induktivitäten reduzieren die Stromanstiegsgeschwindigkeiten, kleine Induktivitäten bieten große Stromanstiegsgeschwindigkeiten. Auch hier bestimmt die gewählte Topologie des Motors von vornherein dessen mögliche Performance. Aber auch die Wicklungsauslegung hat einen sehr großen Einfluss auf die Dynamik, denn Strom, Spannung, Drehzahl, Windungszahl und Induktivität stehen in einem festen physikalischen Zusammenhang. Senior Engineer Dr. Wolfgang Heinrich, Senior Engineer im Geschäftsfeld Industrie 4.0 bei Schaeffler, erklärt abschließend dazu: „Das ist auch der Grund, warum wir ein und denselben Motor in dem gleichen Gehäuse mit bis zu zehn verschiedenen Wicklungen anbieten. Diese werden je nach Kundenvorgabe für bestimmte Strom-Spannungs-Restriktionen, für die gewünschte Nenndrehzahl oder bestimmte Lastkollektive entwickelt. Genau das ist auch die Spezialität des Unternehmens und genau das wird von den Kunden heute verlangt. Wir haben im Bereich Direktantriebe den Anspruch Weltmarktführer zu sein. Unsere unterschiedlichen Motortopologien, die sich in den verschiedenen Motorbaureihen widerspiegeln, bilden hierfür eine hervorragende Basis.“ Bilder: Schaeffler www.schaeffler.de 03 Hohe Systemgenauigkeit und Dynamik bei mittleren Drehzahlen bietet die Motorbaureihe RMF 04 Die SRV-Motoren sind mit verteilten Wicklungen ausgeführt 05 Die Motoren der Baureihe RI(B) verfügen über eine sehr hohe Drehmomentdichte 06 Höchste Drehmomente und höchste Drehzahlen bei geringer Verlustleistung bieten die RKI(B)-Motoren SERVOFLEX DIE PERFEKTE SERVOKUPPLUNG Dynamische Antriebsaufgaben mit häufigem Start-Stopp- und Reversierbetrieb, bei denen eine absolute Positioniergenauigkeit im Vordergrund steht - das ist das Metier der Servoflex! SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

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