antriebstechnik 3/2025

ELEKTROMOTOREN 02 Auf

ELEKTROMOTOREN 02 Auf dem Prüfstand entsprechen die ermittelten Ergebnisse des Prototyps bei Wirkungsgrad, Bemessungspunkt, Drehmoment sowie Drehzahl der Auslegung, durch weitere Geometrieoptimierungen am Rotorschnitt soll die Energieeffizienz noch verbessert werden 03 Die einzelnen Rotorbleche einer Synchron-Reluktanzmaschine verfügen über eine spezielle Blechschnittgeometrie aus Flussführungen und Flusssperren, die dafür sorgen, dass eine Drehbewegung entsteht Ausblasgeschwindigkeit sorgen, ohne dass der Bauraum verändert werden musste. Ein weiterer bedeutender Vorteil ist, dass für die entwickelte Maschine keine Permanentmagneten aus Seltenen Erden verwendet wurden. Nachteilig für manche Anwendungen kann die etwas ausgeprägtere Drehmomentwelligkeit der Synchron-Reluktanz maschine sein, die aber zum Beispiel bei Lüftern, wozu auch unsere Anwendung zählt, akzeptiert werden kann. Der zusätzliche Umrichterbetrieb, den die Maschine erfordert, war für unser Querstromfahrtwindgebläse kein Problem, da auch vorher schon ein Frequenzumrichter vorhanden war. Dieser kann sogar Vorteile haben, wenn unterschiedliche Drehzahlen gefahren werden sollen. Asynchronmaschinen laufen bei Netzbetrieb mit einer festen Drehzahl, es sei denn, sie sind polumschaltbar, dann haben sie gewisse Abstufungen in der Drehzahl. Beim Frequenz umrichter können unterschiedliche Drehzahlen frei gewählt werden, und mit einer intelligenten Regelung dahinter lässt sich auch ein hoher Effizienzgrad erreichen. Hätte eine permanenterregte Synchronmaschine eine Alternative dargestellt? MICHAEL SCHMIDT: Eine permanenterregte Synchronmaschine, wie sie vielfach in Industrie oder Elektrofahrzeugen eingesetzt wird, wäre bezüglich des Wirkungsgrads die beste Wahl gewesen. Hier ist sie nicht zu schlagen, das muss man klar betonen. Deshalb setzen auch viele Anwendungen und Branchen auf diese Technologie, wenn es um hohe Wirkungsgrade geht. Jedoch hat sie einen entscheidenden Nachteil: Sie enthält zum einen sehr teure Neodym-Eisen-Bohr-Magnete, die Mehr kosten verursachen. Zum anderen greifen hier die Gegenargumente Nachhaltigkeit und Rohstoffabhängigkeit: In den Magneten sind Seltene Erden verarbeitet, die eine starke Abhängigkeit von bestimmten Staaten mit entsprechenden Rohstoffvorkommen bedeuten. Außerdem sind diese Vorkommen endlich, sodass wir von vornherein auf diese Art Antrieb verzichten wollten und eine nachhaltigere Lösung anstrebten. Erfüllen sich Ihre Erwartungen nach derzeitigem Projektstand? MICHAEL SCHMIDT: Ja. Auf dem Prüfstand entsprachen die ermittelten Ergebnisse bei Wirkungsgrad, Bemessungspunkt, Drehmoment sowie der Drehzahl der Auslegung. Eine Herausforderung war die mechanische Belastbarkeit, da die Maschine deutlich schneller dreht als die ursprüngliche Maschine. BEN Buchele spricht hier immer von einem Optimierungsproblem, das heißt einerseits soll der Wirkungsgrad möglichst hoch sein, was dafür spricht, Abschnitte im Rotorschnitt wegzulassen - diese Blechabschnitte werden jedoch für die mechanische Festigkeit benötigt, damit der Motor den Belastungen standhält. Entsprechend werden die Abschnitte kleiner gestaltet, dürfen aber auch nicht zu klein sein. So versuchten wir, das Optimum aus Wirkungsgrad und Festigkeit herauszuholen. Die Leistungssteigerung erreichen wir über die höhere Drehzahl, was auch eine höhere Frequenz bedeutet. Entsprechend steigen Verlustanteile, was die Ummagnetisierungsverluste angeht. Insofern sahen wir ein wenig unsere IE4-Ambitionen in Gefahr. Doch diese Befürchtungen haben sich nicht bestätigt, im Gegenteil: Als Vergleichsmaschine erzielte die Asynchronmaschine einen Wirkungsgrad von 93,5 %, während die neue Synchron- Reluktanzmaschine bei exakt gleicher Baugröße im gleichen Gehäuse einen Wirkungsgrad von 94,1 % erreicht. Dabei ist bei der Energieeffizienz noch Potenzial nach oben, da wir gemeinsam mit BEN Buchele weitere Geometrieoptimierungen an dem Rotorschnitt vornehmen werden, um die Drehmomentwelligkeit der Maschine zu reduzieren. Bilder: BEN Buchele Elektromotorenwerke GmbH www.benbuchele.de 20 antriebstechnik 2025/03 www.antriebstechnik.de

OHNE ZWISCHENLAGERUNG: DISTANZKUPPLUNGEN ÜBERBRÜCKEN BIS ZU 6 METER Um weit auseinander liegende Wellen kraftschlüssig zu verbinden, hat Enemac Distanzkupplungen entwickelt, die eine direkte Verbindung ohne zusätzliche Zwischenlagerung ermöglichen. Das reduziert den Montageaufwand und Materialkosten. Durch den Einsatz eines längenvariablen Zwischenrohrs können die Distanzkupplungen Achsabstände von bis zu 6 m überbrücken. Das Rohr wird nach kundenspezifischen Vorgaben gefertigt und angepasst. Diese Kupplungssysteme können als spielfreie Verbindungs-, Gelenk- oder Synchronwellen fungieren und erlauben so eine hochpräzise Kraftübertragung, und zwar ohne zusätzliche Lagerstellen. Enemac hat die Baureihe EWLM speziell zur Kompensation von Fluchtungsfehlern konzipiert, insbesondere von Axial- und Radialversatz. Sie besteht aus zwei torsionssteifen Metallbalgkupplungen, die durch ein hochfestes Aluminiumrohr verbunden sind. Diese Bauweise bewahrt die Vorteile der Metallbalgkupplung, wie hohe Verdrehsteifigkeit und niedrige Massenträgheit, und ist für hohe Betriebsdrehzahlen optimiert. Für Anwendungen mit erhöhten Temperaturanforderungen bis 300 °C steht ebenfalls eine Variante zur Verfügung. www.enemac.de BAUMA-NEUHEIT: WARTUNGSFREIE GLEITLAGER In Baumaschinen werden Wälzlager unter anderem zur Lagerung von Achsschenkeln und Fahrwerksgelenken eingesetzt. Diese mit hohen Kräften und starken Stößen beanspruchten Lagerungen zeichnen sich besonders durch ihre Schwenkbewegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten aus. Unter diesen Einsatzbedingungen kann an Wälzlagern eine Riffelbildung (False Brinelling) auftreten - ein Verschleißphänomen aufgrund mangelnder Schmierung im Wälzkontakt. Der Einsatz von Gleitlagern scheiterte bislang oftmals an der zu hohen Verschleißrate und an zu kurzen Nachschmierintervallen. Auf der Bauma 2025 hat Schaeffler nun ein neues Konzept vorgestellt, mit dem Kegelrollenlager an Achsschenkeln und Fahrwerksgelenken durch wartungsfreie und trockenlaufende Gleitlager 1∶1 ersetzt werden können. Die Gleitlager sind mit der Hochleistungsschicht Elgoglide ausgerüstet, das hohen dynamischen Flächenpressungen von bis zu 300 N/mm 2 widersteht. Praxisnahe Dauerlauftests haben extrem niedrige Verschleißraten gezeigt. Der bei Elgoglide-Lagern übliche Einlaufverschleiß, bei dem sich Festschmierstoff-Partikel von der Gleitschicht auf die metallische Gegenlauffläche übertragen, wird durch eine entsprechende Vorspannung der Lagerung vorweggenommen. Die Lager laufen nach der Einlaufphase spielfrei und mit sehr geringem Reibmoment. Timo Linkert, Application Engineering bei Schaeffler, sagt: „Wir sehen ein großes Potenzial für unsere Elgoglide-Lager in Achsschenkeln und Radaufhängungen, weil dort Schwenkbewegungen vorherrschen, für die sich die Elgoglide-Lager auch unter hohen mechanischen Belastungen bewährt haben. Der Schichtaufbau der Elgoglide-Gleitschicht dämpft außerdem Stöße hervorragend.“ Darüber hinaus laufen diese Gleitlager trocken, sparen so die regelmäßige Nachschmierung, erhebliche Mengen an Schmierfett und schonen die Umwelt, da kein Schmierfett ins Erdreich gelangen kann. Die auf der Bauma gezeigten Lager entsprechen in ihren Außenmaßen denen von Kegelrollenlagern. www.schaeffler.com PRÄWEMA Antriebstechnik 1000 Maschinen Ein Maßstab für Präzision. Mit der Auslieferung der 1000. SynchroFine-Maschine unterstreicht PRÄWEMA seine Position als Technologieführer in der Zahnradbearbeitung. Seit Jahrzehnten steht der Name PRÄWEMA für Präzision, Prozesssicherheit und Innovation. Zhejiang Shuanghuan Driveline Co., Ltd. in China - langjähriger Partner mit 60 installierten PRÄWEMA Maschinen - vertraut auf höchste Qualität „Made in Eschwege“. PRÄWEMA-Maschinen prägen die Mobilität von morgen - weltweit. PRAEWEMA.DE DVS-TECHNOLOGY.COM