Elektromotoren Kurzer Streifzug durch die Welt der Antriebstechnik

Wirtschaftliche Antriebslösungen? Schon immer gefragt. Längst sollen sie auch mit vielen Funktionalitäten punkten. Die passende Lösung steckt meist in der Modularität der Komponenten – und liest sich bei EBM-Papst wie ein Streifzug durch die Welt der Antriebstechnik.

Anbieter zum Thema

SIKO GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Maxon Motor GmbH

ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG

Elektrisch kommutierte Motoren, Regelelektronik, Getriebe-Varianten, Bremsen, Encoder & Co.: Modulare Antriebssysteme erlauben es, durch das Kombinieren unterschiedlicher Module die individuellen Anforderungen einer Applikation aufzugreifen. Als „Herz" aller Konfigurationen betrachtet ebm-papst den bürstenlosen, elektronisch kommutierten ECI-Innenläufer Servomotor. Der Schwerpunkt liege dabei in Antrieben in Schutzkleinspannung – aktuell im Leistungsbereich zwischen 10 und 750 W. Das modulare ECI-Antriebssystem von EBM-Papst etwa eignet sich für dezentrale Anwendungen in der Produktions- und Montageautomatisierung, für Handlingsysteme und Industrieroboter. Dank der integrierten Intelligenz kann der Antrieb – ähnlich einer SPS – frei programmiert werden.

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Innen- oder Außenläufer?

Basis der Antriebstechnik sind bei EBM-Papst zwei Motorbauarten, die sich konstruktiv ganz grundsätzlich unterscheiden: zum einen die bürstenlosen Außenläufermotoren der Baureihe VDC, zum anderen die Innenläufermotoren der Baureihen ECI und BCI.

Generell wird bei den Innenläufern zwischen bürstenlosen und bürstenbehafteten Motoren unterschieden: Beim bürstenlosen Motor sind die Magnete zusammen mit dem magnetischen Rückschluss direkt auf der Welle angeordnet. Das im Gehäuse befindliche Statorpaket ermöglicht eine gute Kühlung der Wicklung. Die Erfassung der Rotorlage erfolgt über magnetische Sensoren im Hauptfeld oder im Feld eines Steuermagneten. Aufgrund des geringeren Trägheitsmoments können hier dynamischere Antriebsaufgaben umgesetzt werden, da der kleine innenliegenden Läufer schnelle Drehzahl- und Drehrichtungswechsel erlaubt.

Beim Außenläufer bewegt sich der Rotor außen um die Motorwicklung. Im Vergleich zum Innenläufer sind die Magnete auf einem größeren Durchmesser angebracht, was zum einen ein größeres Magnetvolumen ermöglicht und zum anderen eine Flusskonzentration zum innenliegenden Stator bewirkt. Die Erfassung der Rotorlage erfolgt über Rotorlagegeber (Hall ICs) im Hauptfeld. Es ist das Motorkonzept, das eher in der Luft- und Klimatechnik verbreitet ist.

Regelelektronik macht Antriebe smart

Die leistungsfähige Regelelektronik kann in unterschiedliche Außenläufer- bzw. Innenläufer-EC-Motoren integriert werden. Ihre „Intelligenz“ erhalten die kompakten EC-Antriebe von EBM-Papst per K4-Regelelektronik. Sie beinhaltet eine kompakte Leistungsendstufe und kann den Motor mittels feldorientierter Regelung bis zum Stillstand betreiben.

Die K4-Regelelektronik bietet drei Hauptbetriebsmodi: der Motor arbeitet entweder im Drehzahl-, Drehmoment- oder Positioniermodus. Die voll integrierte Regelelektronik bietet zudem mehrere analoge und digitale Ein- und Ausgänge, die über eine RS485 Schnittstelle parametrierbar sind, etliche Überwachungsfunktionen sind möglich. Die K5-Regelelektronik hat zudem eine CANopen-Kommunikations-Schnittstelle, was weitere Kommunikationsmöglichkeiten erschließt. K5-Antriebe lassen sich z. B. auch als CAN-Master einsetzen. Die externen Regelelektroniken ermöglichen die Ansteuerung von bürstenlosen DC-Motoren.

Winkelgetriebe in Kronenradtechnologie

Um das Antriebssystem komplett zu machen, haben Anbieter wie EBM-Papst für die unterschiedlichsten Anforderungen verschiedene Getriebebaureihen im Portfolio, etwa Winkel- und Planetengetriebe. Im Bereich der Winkelgetriebe setzt EBM-Papst auf die Kronenradtechnologie. Sie ermöglicht starke, kompakte und hoch effiziente Getriebelösungen. Die Abtriebswellen aller Winkelgetriebe sind aus gehärtetem und geschliffenen Einsatzstahl gefertigt und damit besonders langlebig. Die Drehmomentübertragung erfolgt standardmäßig über eine Passfederverbindung.

Typische Gründe für den Einsatz von Kronenradgetrieben sind außer den hohen Wirkungsgraden auch das hohe übertragbare Drehmoment und die bauartbedingt nicht vorhandene Selbsthemmung. Bei Schranken und Zugangskontrollsystemen beispielsweise lassen sich die Getriebe im Notfall auch bei hoher Untersetzung problemlos manuell zurückdrehen, ohne dass Komponenten zur Entkopplung notwendig sind, um den Antrieb vor Beschädigung zu schützen. Durch die versatzlose Bauweise ist die Motor-Getriebe-Kombination zudem gut in Türprofilen integrierbar.

Leistungsstarke Planetengetriebe

Wann immer eine hohe Leistungsdichte gefragt ist, bieten Planetengetriebe laut EBM-Papst eine gute Lösung. Sie punkten mit hoher Laufruhe, die durch äußerst robuste, teils gerade- und teils schrägverzahnte Planetenräder aus hochfestem Kunststoff oder Stahl erreicht wird. Eine laufruhige, robuste Getriebelösungen für hohe Drehmomente charakterisiert beispielsweise die Performax-Plus-Planetengetriebe. Viele Anwendungen in der industriellen Automatisierung und Intralogistik fordern heute kompakte, kraftvolle und gleichzeitig robuste Getriebe. Typische Beispiele sind Shuttle oder Crossbelt-Förderer. Hier positioniert EBM-Papst die Optimax-Planetengetriebe.

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