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antriebstechnik 4/2016

antriebstechnik 4/2016

HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2016 Für einen universellen Einsatz Innenläufermotor bringt mehr Dynamik und Leistung in anspruchsvolle Anwendungen Antriebstechnik setzt heute auf elektronische Regelkreise, um ein Optimum an Leistung und Zuverlässigkeit zu erreichen. Aber auch die beste Steuerung ist ohne ausführenden Aktuator hilflos. Ein neuer ECI-Motor mit bis zu 750 W Wellenleistung bei nur 80 mm Durchmesser setzt jetzt neue Maßstäbe bei Leistungsdichte, Dynamik sowie Einsatzbandbreite. Spezialisierte Einzelentwicklungen erlauben Höchstleistungen, allerdings zu beachtlichen Kosten. Geht man dagegen von Serien-Bauteilen aus, die in größeren Stückzahlen preiswerter gefertigt werden können, bekommt man über ein Baukasten konzept eine modulare Vielfalt ohne hohe Kosten bei gleicher Leistungsfähigkeit. Die Antriebe lassen sich aus Einzelmodulen je nach Anwenderwunsch kombinieren. Der Antriebsspezialist ebm-Papst hat aus diesem Grund bei seinen Antrieben schon frühzeitig auf den modularen Baukasten gesetzt. Um auch höhere Leistungswerte abzudecken, wurde neben den bestehenden Baureihen ECI 42, ECI 63 der neue ECI-80 Motor im Produktportfolio ergänzt. Er erweitert den Einsatzbereich gerade für Anwendungen, die eine hohe Leistung bei einer hohen Dynamik und einer geringen Masse verlangen. Wenig Masse bei großer Leistung Moderne Roboter, Logistik, Energie ge winnung, Medizintechnik oder klassische Bereiche wie die Holzbear beitung sind auf kompakte und dabei leis tungsstarke Antriebe angewiesen. Patrick Christleven, Ver- 01 Auch für Roboter sind die kompakten Antriebe mit ihrem Leistungsgewicht geeignet 40 antriebstechnik 4/2016

02 Zuverlässigkeit und EMV-Schutz sind Pflicht in der Medizintechnik, z. B. bei einer OP-Tischverstellung Wir bewegen etwas! triebsleiter bei ebm-Papst Zeitlauf GmbH & Co. KG: „Unsere Kunden fragen zunehmend nach Antrieben, die noch leistungsstärker als die bisherigen Baukasten antriebe sind und zudem eine kompakte Bauweise aufweisen. Eine ein gehende Analyse der geäußerten Anwen der wünsche ergab, dass für unseren Baukasten ein Motor mit 750 W Abgabeleistung an der Welle eine ideale Ergänzung des Portfolios sei. Unsere Entwickler erarbeiteten anschließend auf Basis der Erfahrung mit den kleineren Antrieben ein Konzept für einen hochdynamischen 3-phasigen Innenläufermotor in EC-Technologie.“ Um diese Anforderungen in die Antriebspraxis umzusetzen, waren einige technische Hürden zu bewältigen. Wichtig hierbei war eine möglichst hohe Leistungsdichte zu erfüllen, d. h. wenig Masse bei großer Leistung und hohem Wirkungsgrad. Hauseigene Rechen- und Simulationsprogramme sowie umfangreiche Tests führten schließlich zu einem optimalen Ergebnis. „Der ECI 80 entspricht heute mit seinen Leistungswerten und der geringen Masse exakt den heutigen und künftigen Anforderungen“, so Christleven. „Ein einheit licher Systemaufbau, der die Produktion der Motoren auf einer automatisierten Fertigungsstraße mit einem hohen Grad der Prozessüberwachung aller Fertigungsschritte zulässt, sowie die Leistungscharakteristik und Systemfähigkeit der Antriebe für einen möglichst universellen Einsatz, machen das Motorenkonzept besonders. So sind präzise Bewegungen bei kleinen Drehzahlen, fast vergleichbar mit einem Schrittmotor, ebenso möglich wie der schnelle Wechsel zu einem dynamischen Betrieb.“ Anpassungsfähige Antriebslösung Der Motor ist als dreiphasig permanentmagneterregte Synchronmaschine in Innenläuferbauweise konzipiert und ausgelegt. Dazu läuft ein achtpoliger Rotor in einem zwölfnutigen Stator. Die robuste Statorwicklung hält die Kupferverluste niedrig und lässt sich kostenoptimiert herstellen. Durch eine gezielte Optimierung der Rotorblechkonturen verringert sich das Rastmoment auf ein Minimum. Weitere fertigungstechnische Vorteile bringt der Verzicht auf jede Art von Schrägung in Stator und Rotor. Die stabförmigen Permanent magnete aus Neodym-Eisen-Bor-Material sind formschlüssig im geblechten Rotor paket eingebettet. Der dreiphasige bürstenlose Innenläufermotor ist mit geräuschoptimierten, robusten Kugellagern für einen wartungsfreien Betrieb ausgestattet. Die Antriebswelle darf dabei im Rahmen der Lebensdauererwartung von 20 000 h bei Nenndrehzahl radial und axial bis zu 28 kg belastet werden. Die Motoren bietet Ebm-Papst in den Spannungsausführungen 24 und 48 VDC Ausführung mit 4 000 min -1 Nenndrehzahl und bis zu 1 800 mNm Nennmoment an der Motorwelle. Das Anlaufmoment liegt bei bis zu 5 600 mNm. Die Nenn-Stromaufnahme bei 750 W Wellenleistung bleibt unter 20 A, der Spitzenanlaufstrom der kurzzeitig hoch überlastbaren Antriebe liegt bei bis zu 100 A. Die Gesamtmasse des leistungsstärksten 136 mm langen Motors mit 80 mm Durchmesser beträgt rund 2,1 kg. Die modulare Bauweise ermöglicht es, die Antriebssysteme, bestehend aus Motor, Elektronik, Getriebe, Bremse etc. individuell auszulegen bzw. zu konfigurieren. So lassen sie sich in die unterschiedlichsten Applikationen einbinden. Standardeinsatzfelder für die ECI 80 Motoren sind die Automatisierungstechnik mit Anwendungen wie Verstelleinrichtungen bei Holzbearbeitungsmaschinen, die Intralogistik mit fahrerlosen Transport systemen oder Shuttles und Bandantrieben. Auch bei der Robotik kommen die kompakten Antriebe mit ihrem guten Masse-Leistungs-Verhältnis zum Einsatz. Christleven ergänzt: „Die Motoren erlauben durch ihre konstruk tive Auslegung auch den Einsatz in Bereichen mit besonderen Anforderungen wie der Medizintechnik, die in puncto Zuverlässigkeit und EMV- Schutz höchste Anforderungen stellen. Beispiele dafür sind eine OP-Tisch verstellung, die jeden Patienten in die richtige Position bringt, sowie mobile Patienten aufzüge für die individuelle, ergonomische Betreuung am Kranken- oder Pflegebett.“ Foto: fotolia, ebm-papst www.ebmpapst.com

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