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antriebstechnik 4/2016

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ELEKTROMOTOREN 02 Bauer

ELEKTROMOTOREN 02 Bauer Gear Motor ist in Bezug auf Design und Effizienz einen Schritt voraus mit dem kompletten Spektrum an energieeffizienten Getriebemotoren statt. In dieser Branche könnten viele Anwendungen für Elektromotoren von der neuen Motorentechnologie profitieren, die standortweit erhebliche Energieeinsparungen herbeiführen würde. Im vorliegenden Fall sollte untersucht werden, ob die zunächst höheren Anschaffungskosten eines IE4- Motors durch deutliche Einsparungen bei den Betriebskosten wieder hereingeholt werden können. Mit demselben Frequenzumrichter und Getriebe wurde der Versuch durchgeführt, um sicherzustellen, dass Wirkungsgradunterschiede allein den Motoren zuzuschreiben waren. Das Ergebnis ergab 40 % Energieeinsparung des PMSM im Vergleich zum ASM. Hochgerechnet auf einen Zeitraum von vier Jahren sind das 1 022 kWh. In dem Maße wie sich ein weiteres Anziehen der Energiepreise abzeichnet, steigt auch der Wert dieses Einsparpotenzials. Reduzierung der Verluste Die PMSM-Serie umfasst eine Reihe umweltfreundlicher Motoren, die anstelle des in den meisten konventionellen Induktionsmotoren verbauten Käfigläufers eine hocheffiziente Läuferbauart mit integrierten Permanentmagneten aus der Stoffgruppe der Seltenen Erden aufweist. Diese Bauweise hat eine Reihe Vorteile: Sie reduziert die Wärmeverluste am Läufer um 100 %, die Gesamtverluste um rund 25 % und steigert den Gesamtwirkungsgrad um 10 % oder mehr. Für den PMSM-Anwender bedeutet diese Leistungssteigerung geringere Gesamtbetriebskosten, eine Reduzierung des CO 2 -Ausstoßes und kontinuierliche Einsparungen, die zukünftige Steigerungen der Energiepreise abdämpfen. Der bemerkenswerteste all dieser Vorteile ist die beträchtliche Effizienzsteigerung gegen über Induktionsmotoren, selbst unter Teillastbedingungen und der extrem hohe Wirkungsgrad im Nennbetrieb. Darü­ ber hinaus zeichnen sich PMSM durch eine deutlich höhere Leistungsdichte aus, die bei Getriebemotoren bei minimalem Einbauvolumen für eine höhere Systemleistung sorgt. Bei Induktionsmaschinen muss ein Teil des Ständerstroms aufgewendet werden, um durch Induktion des Läuferstroms den Läuferfluss zu erreichen. Diese zusätzlichen Ströme erzeugen Wärme im Inneren des Motors. Beim PMSM ist der Läuferfluss hingegen bereits durch die Permanentmagneten im Läufer gegeben. Diese höhere Leistungsdichte hat die Entwicklung eines PMSM mit niedrigem Läuferträgheits moment ermöglicht, der entsprechend reaktionsschnell ist. Ausweitung des Anwendungsbereichs Hiermit sind die Möglichkeiten aber noch nicht erschöpft. Es wurde auch eine neue Norm für Antriebssysteme und Motorstarter sowie deren angetriebene Einrichtungen, z. B. Elektromotoren, entwickelt. Sie sollen die Auswahl der Teile des Antriebsstrangs erleichtern, indem sie die entsprechenden Komponenten untereinander vergleichbar machen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es für Projektierer und Endanwender nicht möglich, die einzelnen konkurrierenden Komponenten für den Antrieb zu vergleichen, um am Ende die effizientesten Motor- und Umrichterkom ponenten zu wählen. Ähnlich sieht es aus, wenn der Motor in ein Produkt, z. B. einen Lüfter oder eine Pumpe integriert ist. Hier kann die Effizienz des Motors nicht unabhängig vom Produkt ermittelt werden. Um sich dieser Situation zu stellen und die potenziellen Energieeinsparungen in diesen Bereichen zu verbessern, wurde eine neue Norm EN 50598 entwickelt, welche einen Energieeffizienz index für Antriebssysteme (Power Drive Systems, PDS) beschreibt. Außerdem wird diese neue Norm den Endanwendern eine genaue Berechnung der Amorti sierungs zeiten erleichtern. Bislang wurde der Gesamtwirkungsgrad drehzahlgeregelter Elektromotoren mithilfe überschlägiger Energieverbrauchsdaten geschätzt. Mit den verifizierten Effizienzkurven kann jetzt die Amortisationsfrist für eine Motor/Antrieb- Kombination realistischer ermittelt werden. Für Spezialanwendungen Die Entwicklung der IE4-Technologie beschränkt sich nicht allein auf konventionelle Einsatzgebiete. Es gibt auch Motoren für Branchen mit besonderen Hygieneanforderungen, z. B. Pharmazie oder Lebensmittel und Getränke. Hierfür müssen normalerweise Spezialkomponenten ausgewählt werden, die den regelmäßigen Reinigungsprozessen standhalten und einen hygienischen Betrieb ohne Verunreinigungsrisiko gewährleisten. Die Ingenieure bei Bauer widmen sich der Entwicklung von Lösungen für Spezial branchen, in denen Energieeffizienz hohe Priorität hat. Ein Beispiel ist der branchenführende IE4 Asepticdrive TM, ein modu larer Edelstahl-Getriebemotor, dessen Bauweise Hygienerisiken infolge von Stoß beschä di gun gen oder längerem Einsatz in reinigungs intensiver Umgebung deutlich reduziert. Von der höheren Energieeffizienz, die durch sorgfältige Produktauswahl zu erreichen ist, profitieren Endanwender und Maschinenbauer. In vielen Anwendungen kann anstelle eines ASM ein kleinerer PMSM verwendet werden, was dann die Auswahl kompakterer Komponenten entlang der gesamten Energiekette ermöglicht. In Verbindung mit der nachweislichen Reduzierung der Betriebskosten wird die neueste Elektromotortechnologie in Zukunft mit Sicherheit eine große Rolle spielen. Fotos: Bauer Gear Motor, fotolia www.bauergears.com 82 antriebstechnik 4/2016

Servoantriebs- und Motorpaket bis 7 kW Das Unternehmen Servotronix stellt ein Servoantriebs- und Motorpaket vor. Es umfasst die dynamischen Servomotoren Pro2, die auf die Servoantriebe der Reihen CDHD und DDHD abgestimmt sind, und ermöglicht eine schnelle und einfache Inbetriebnahme. Erhältlich sind Motoren mit Leistungen von 50 W bis 7 kW sowie sechs Baugrößen von 40 bis 180 mm. Mit der STO-Funktion zur sicheren Abschaltung des Drehmoments und der SIL-3-Zertifizierung der Reihe CDHD ist die Antriebssicherheitsfunktion jederzeit verfügbar. Die Motion-Schnittstellen umfassen EtherCAT, CANopen sowie Takt- und Richtungssignale. Abgerundet wird das Paket durch die integrierten Selbstoptimierungsfunktionen, die eine schnelle und einfache Inbetriebnahme ermöglichen. Zudem sind die magnetischen 20-Bit-Absolut drehgeber Sensar von Servotronix enthalten. Der Drehgeber ist kompakt, robust und langlebig ausgelegt und bietet so nicht nur eine bessere Zuverlässigkeit, sondern vor allem auch eine höhere Auflösung und Genauigkeit. www.servotronix.com Servo-Antriebe auch mit Multiturn Für das Servo-Antriebssystem E°Darc K bietet Ferrocontrol auch Multiturn-Absolutwertgeber an. Sie sind in die Servomotoren der E°SC3-Serie integriert. Die Auflösung liegt bei 20 bis 36 Bit. Durch den flachen Aufbau der batteriegepufferten Geber reduziert sich die Motorenbaulänge im Vergleich zu bisher verwendeten Multiturngebern. Die Multiturn- Positionsmessung macht Referenzierungsfahrten überflüssig und sorgt für hohe eine Wiederholgenauigkeit. www.ferrocontrol.de permanent cooling Die optimale Fremdbelüftung für drehzahlvariable Motoren in allen Anwendungsbereichen. Durchgängiges Design von Bg 63 bis 400. Ultraschnelle bürstenlose DC-Motoren Die neuen High Speed-Motoren von Maxon sind bürstenlose Antriebe, die sich besonders für medizinische Handgeräte und industrielle Spindeln eignen. Die ECX-Motoren mit den Durchmessern 8, 16 und 19 mm erreichen Spitzenwerte von 120 000 min -1 , laufen geschmeidig und erhitzen sich dabei kaum. Sie sind in verschiedenen Leistungsstufen und in den Varianten Standard oder Sterilisierbar erhältlich. Die DC-Motoren können im Online-Shop von Maxon individuell konfiguriert und direkt bestellt werden – inklusive Getriebe, Encoder und Steuerung. Zudem lassen sich verschiedene Wellenlängen, Wicklungstypen oder Kugellager bestimmen. Für alle Antriebsvarianten verspricht der Hersteller, dass sie in maximal elf Tagen lieferbereit sind. Im Frühling sollen weitere Modelle der X drives-Familie zur konfigurierbaren Linie hinzukommen, u. a. der bürstenlose DC-Motor ECX 22 in zwei Leistungsstufen und als sterilisierbare Variante. www.maxonmotor.com Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe 2016 Halle 16, Stand H03 Elektro-Mechanik GmbH Berliner Allee 29-31 · D-30855 Langenhagen Telefon: +49 511 / 726 380 · Fax: +49 511 / 726 3860 E-Mail: info@wistro.com · Internet: www.wistro.com antriebstechnik 4/2016 83 WISTRO.indd 1 07.04.2016 09:05:56

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