Synchron-Scheibenläufermotor DiscPower

Kompakte Kraft-Kombination

Überlastfähiger Scheibenläufermotor
Der Motor weist ein hohes Anlaufmoment auf und kann bei Aussetzbetrieb dreifach, bei Impulsbetrieb mehr als vierfach überlastet werden.
Kombiniert man die hohe Dynamik und Überlastfähigkeit eines Synchron-Scheibenläufermotors mit einem Planetengetriebe, so erhält man ein kompaktes Kraftpaket. DiscPower nennt der Antriebsspezialist Framo aus Eisenbach im Schwarzwald seine Antriebslösung, die auf 20.000 Stunden Lebensdauer bei Nennbedingungen ausgelegt ist.

Der patentierte, bürstenlose Scheibenläufermotor ist eine Neuentwicklung, die durch geringes Massenträgheitsmoment und hohe Dynamik gekennzeichnet ist. Damit eröffnen sich für diesen Antrieb Anwendungsmöglichkeiten, die bisher Servomotoren vorbehalten blieben, wobei die Antriebslösung DiscPower im Vergleich zum gängigen Servomotor deutlich kürzer baut.

Die optimale Magnetanordnung minimiert Rastmomente und Geräusche. Die hochwertigen Magnete (Neodym-Eisen-Bor) dienen dabei gleichzeitig als Versteifungselemente für den gewebearmierten Kunststoff des Rotors, der wiederum formschlüssig mit der Motorwelle verbunden ist. Somit ergibt sich eine formstabile Einheit bei kleinstem Massenträgheitsmoment, wodurch die charakteristische hohe Dynamik bei relativ geringem Magnetgewicht erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist die Minimierung von Wirbelstromverlusten in der eisenlosen Rotorscheibe.

Die Anordnung des Rotors zwischen zwei Statoren (Doppelstator) ermöglicht eine hohe Leistungsdichte bei kleinen Abmessungen und geringer Masse. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch diese Anordnung eine einseitige Lagerbelastung durch magnetische Zugkräfte vermieden wird. Dies wirkt sich positiv auf die Lagerlebensdauer aus. Der Motor erzielt einen hohen Wirkungsgrad im gesamten Drehzahl-Drehmoment-Bereich und weist ein hohes Anlaufmoment auf. Die durchdachte Konstruktion und der Einsatz hochwertiger Materialien schaffen ein weiteres herausragendes Merkmal dieses Motors – die Überlastfähigkeit. Eine dreifache Überlastung des Nenndrehmoments bei Aussetzbetrieb und sogar mehr als vierfache Überlastung bei Impulsbetrieb stellen kein Problem dar.

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Hoher Wirkungsgrad

Der DiscPower wird in Leistungsstufen von 0,42 bis ein Kilowatt – auf Anfrage auch bis 3,5 Kilowatt – angeboten und deckt einen Drehmomentbereich bis (kurzzeitig) 110 Newtonmeter ab. Neben der Standardversion mit zwei Statoren gibt es auch eine günstigere Variante mit einem Stator. Diese Version bietet sich an, wenn weniger Drehmoment und Dynamik erforderlich sind. Um höhere Positioniergenauigkeit oder ein höheres Haltemoment zu erreichen, kann man zusätzlich eine Bremse anbauen.

Für das kompakte und extrem kurz bauende Planetengetriebe sind Übersetzungen von i = 5:1 bis i = 50:1 vorgesehen. Planetengetriebe haben allgemein den Vorteil bei gutem Wirkungsgrad kleiner und leichter als andere Getriebekonstruktionen zu sein. Das hier eingesetzte Getriebe ist als Servo-Planetengetriebe ausgelegt, das heißt ausgesprochen spielarm. In der einstufigen Ausführung bleibt das Verdrehspiel unter zwölf Winkelminuten, in der zweistufigen Version unter 15 Winkelminuten. Über Modifikationen der Zahnform wurde darüber hinaus eine Geräuschoptimierung erzielt. Der Wirkungsgrad des einstufigen Getriebes liegt bei über 97 Prozent, der des zweistufigen bei über 95 Prozent und unterstützt damit die hohe Effizienz des Antriebs. Bei Dauerbetrieb mit einem Nennabtriebsmoment von 40 Newtonmetern liegt die Lebensdauer bei 20.000 Stunden. Die Schmierung des Getriebes ist auf diese Lebensdauer ausgelegt. Somit ist das Getriebe wartungsfrei.

Der Scheibenläufermotor lässt sich – je nach Anforderung – mit den unterschiedlichsten Motorfeedbacksystemen ausstatten, zum Beispiel Encoder, Resolver oder digitalen beziehungsweise analogen Hallsensoren. Er ist prinzipiell mit allen gängigen industriellen Servoreglern kombinierbar. Mit der entsprechenden Steuerung eignet er sich für batterieelektrische Applikationen wie handgeführte Gabelstapler, Elektrofahrzeuge, Schwerlastkrankenstühle ebenso wie für industrielle Anwendungen in Werkzeugwechselsystemen, bei Robotikapplikationen oder Positionieraufgaben. (gm)

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