antriebstechnik 11/2021

ELEKTROMOTOREN

ELEKTROMOTOREN BÜRSTENLOSE MOTOR-TREIBERKOMBINATION HOHES DREHMOMENT UND GERINGER GERÄUSCHPEGEL Das Unternehmen Oriental Motor hat mit der BLH-Serie eine kompakte bürstenlose Motor-Treiberkombination zum Betrieb an einer Gleichspannungsquelle entwickelt, die für verschiedenste Anwendungen geeignet ist. Jetzt wurden durch die Implementierung einer dedizierten Vektorregelung die Geschwindigkeitsnachführung und die Geräuschentwicklung verbessert. Goran Podgajski, Customer Service Center bei Oriental Motor (Europe) GmbH in Düsseldorf Die BLH-Motoren von Oriental Motor werden zunehmend in fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) und anderen Anwendungen eingesetzt, die eine präzise Drehzahlregelung und leisen Betrieb erfordern. Aus diesem Grund hat das Unternehmen den neuen Treiber BLH2D für die BLH- Serie entwickelt. Er bietet bessere Performance, hohe Drehzahlstabilität bei hohem Drehmoment und geringe Geräuschentwicklung. Den BLH2D-Treiber gibt es für analoge Einstellung, digitale Einstellung und RS-485-Kommunikation. EIGENSCHAFTEN DER VERSCHIEDENEN AUSFÜHRUNGEN Bei der analogen Version ist wie beim Vorgängermodell für die Einstellung der Drehzahl nur eine analoge Einstellung mit Potentiometer oder externer DC-Spannung möglich, Strom-, I/O- und Motorzuleitung sind mit dem Vorgängermodell kompatibel. Die Abbrems- und Stoppbewegung ist jeweils freilaufend oder wahlweise rekuperierend konfigurierbar. In der neuen digitalen Version erfolgt die Einstellung der gewünschten Fahrprofile mit Hilfe der Parametriersoftware ME- XE02 via USB-Verbindung vom PC aus. Es stehen verschiedene Funktionen wie Drehzahl, Drehmomentbegrenzung, Beschleunigungs- und Verzögerungszeit zur Verfügung. Die Benutzerfreundlichkeit wurde durch zusätzliche Ein- und Ausgänge und stufenlose Drehzahlregelung mit PWM-Eingang (Pulsweitenmodulation) verbessert. Eine analoge Einstellung der Drehzahl ist aber weiterhin möglich. Die Ausführung mit RS-485-Kommunikation ist vor allem für Anwendungen gedacht, bei denen der Status des Antriebs ständig überwacht oder der Inbetriebnahmeaufwand geringgehalten werden soll. Diese Variante kann das Vorgängermodell problemlos ersetzen. VEKTORREGELUNG IM MOTORSTEUERSYSTEM Der neue BLH2D-Treiber regelt die Phasenströme durch eine Vektorregelung. Dadurch konnten eine Energierückspeisung und 20 antriebstechnik 2021/11 www.antriebstechnik.de

1.13.0??.2XX 1.13.0??.4XX vorne 41×61mm 41×83mm hinten eine Drehmomentbegrenzungsfunktion realisiert werden. Das Motorantriebssystem wurde von der konventionellen Blockkommutierung zur Sinuskommutierung geändert. Bei diesem Regelungskonzept werden die dreiphasigen Größen des Motors in ein zweidimensionales Koordinatensystem überführt. Das Ergebnis ist nicht nur ein hocheffizienter Antrieb, es lässt sich auch der Motorstrom in Abhängigkeit von der Rotorposition regeln. Um die genaue Rotorposition zu erfassen, wurde eine Interpolationsfunktion implementiert, um mit den serienmäßigen Hall-Sensoren der BLH-Serie eine ausreichende Auflösung zu realisieren. Im Gegensatz zum Vorgängermodell kann der neue BLH2D-Treiber den Motor deshalb in allen vier Quadranten betreiben, so dass auch kontrolliertes Abbremsen möglich ist. Die Vorteile sind eine verbesserte Drehzahlregulierung während des Verzögerungsvorganges und eine verbesserte Drehzahlstabilität bei Laständerungen. Der BLH2D- Treiber verfügt außerdem über eine Drehmomentbegrenzungsfunktion und eine Lastfaktor-Anzeigefunktion zur Überwachung des erzeugten Drehmoments. Der errechnete Lastfaktor kann mit der Statusmonitor-Funktion der Parametriersoftware MEXE02 dargestellt und überprüft werden. Damit lassen sich Unregelmäßigkeiten in der Anwendung leicht erkennen und falls notwendig rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten (Predictive Maintenance). REGENERATIVES BREMSEN Wenn gebremst wird, arbeitet der Motor regenerativ als Generator. Ein typisches Schaltnetzteil ist nicht für eine Energierückspeisung ausgelegt und die rückgespeiste Leistung führt zu einer Erhöhung der Spannung außerhalb des spezifizierten Bereiches. Das kann zu einem Überspannungsalarm führen. Als Gegenmaßnahme ist der BLH2D-Treiber mit einer Funktion ausgestattet, die es dem Motor ermöglicht, regenerativen Strom unmittelbar wieder in Bewegungsenergie umzuwandeln, anstatt ihn an das Schaltnetzteil zurückzugeben. Um den neuen Treiber nicht größer als das Vorgängermodell werden zu lassen, nutzt der BLH2D mit digitaler Einstellung außerdem eine aktive Regelung zur Unterdrückung der Rückspeisespannung, bei der die regenerative Energie im Bedarfsfall unmittelbar wieder an den Motor zurückgeführt wird. So muss sie nicht über einen Widerstand in Wärme umgesetzt werden. Regenerativer Strom kann auch für Zwecke wie das Laden von Batterien verwendet werden. In solchen Fällen ist es notwendig, regenerative Energie in die Stromversorgung zurück zu speisen, ohne dass sie vom Treiber an den Motor zurückgeführt wird. Zum Handling der jeweiligen Betriebszustände ist im Hardware-Layout ein Feldeffekttransistor (FET) zur bedarfsweisen Unterbrechung der Spannungsversorgung integriert. iStock © Wenjie Dong Passion in Motion Modular Mechatronic Drive Solutions | Unzählige vordefinierte Varianten | Lösungen wie maßgeschneidert VERSCHIEDENE ABBREMSVORGÄNGE MÖGLICH SPS – Smart Production Solutions 23.11. – 25.11.2021 Halle 1 | Stand 230 Modulares System: | DC Motoren | Getriebe | Bremsen | Encoder Der Abbremsvorgang des Motors kann auf drei Arten erfolgen: unter vollständiger Verwendung von Regenerativstrom (Bremsbetrieb I, Energie wird nicht an die Stromversorgung zurückgespeist), ohne Verwendung von Regenerativstrom (Bremsbetrieb II, Energie wird freilaufend abgebaut und nicht zurückgespeist) oder unter vollständiger Rückführung von regenerativer Energie an die Stromversorgung, beispielsweise eine Batterie im Bremsbetrieb III. Der erste Abbremsvorgang ist eine Verzögerungsmethode für den sog. Bremsbetrieb I. Die während des Verzögerungsvorganges gespeicherte Energie wird durch die zuvor beschriebene Methode zur Unterdrückung des Spannungsanstiegs an den Motor rückgespeist, es wird keine regenerative Energie in das übergeordnete System zur Spannungsversorgung zurückgegeben. Diese Bremsmethode eignet sich z. B. bei Bandantrieben in Verbindung mit einem Schaltnetzteil. Bei Betrieb mit häufiger Rekuperation kann es jedoch zu einem starken Anstieg der Motortemperatur kommen. Der zweite Abbremsvorgang ist eine Verzögerungsmethode, um das Bremsmoment so zu steuern, dass keine Rückspeiseenergie erzeugt wird und der Verzögerungsvorgang ungeregelt ist. Die interne Spannung des Treibers wird nicht erhöht, da keine regenerative Energie umgewandelt wird. Diese Variante ist zum einen kompatibel mit dem Vorgängermodell, d. h. ältere Modelle können leicht ersetzt werden. Zudem eignet sich die Methode, wenn beim Stoppen kein Bremsmoment erzeugt werden soll. Bei der dritten auswählbaren Abbremsmethode wird die regenerative Energie vollständig in das übergeordnete System zur Spannungsversorgung rückgeführt. Bei der Verwendung von geeigneten Spannungsversorgungen wie beispielsweise einer Batterie, steigen Versorgungsspannung und interne Spannung unter VerbMotion Modular Mechatronic Drive Solutions www.buehlermotor.com