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Hochpoliger Außenläufer-Motor mit Kompaktelektronik

23.04.2009
Der Klima- und Lüftungstechnikspezialist EBM-Papst stellt auf der Hannover-Messe 2009 einen neuen hochpoligen Außenläufermotor vor. Ein hochpoliger Magnet in der Rotorglocke und dementsprechend viele Pole an der Statorwicklung bedeuten eine zu jeder Zeit höhere Überdeckung von Magnet und Polschuh und somit eine mehrfache Bildung des Drehmomentes über den Umfang verteilt.

Der Außenläufermotor stellt laut Hersteller so schon bei geringen Drehzahlen ein beachtliches Drehmoment bereit. Damit kann oft auf eine Getriebestufe am Abtrieb verzichtet werden. Trotz der vielen Pole sei der nach außen hin offene Außenläufer-Stator einfacher zu bewickeln als vergleichbare Statoren von Innenläufern. Moderne Magnete in NeFeB oder mit Kunststoffbindung erlauben eine gezielte Variation der Leistungswerte. Trotzdem beträgt in beiden Varianten die Restwelligkeit weniger als 1% vom Nennmoment.

Außenläufermotor auch bei hohen Drehzahlen absolut standfest

Da die Eisenrückschlussglocke die Magnete gegen die Fliehkräfte nach außen abstützt, ist der Motor auch bei hohen Drehzahlen absolut standfest, wie der Hersteller angibt. Eine integrierte Elektronik die mit Feldorientierter Regelung (FOC) arbeitet, versorgt die in Sternschaltung ausgelegte Statorwicklung mit der nötigen Spannung für eine Sinuskommutierung. Dies habe den Vorteil einer optimalen Ausnutzung der Wicklung und erhöhe die Laufruhe. Auch der Wirkungsgrad steige mit dieser Kommutierungsart an.

Aufgebaut auf einer Sechs-Lagen-HDI Leiterplatte erweitere die leistungsfähige Elektronik die Motorfähigkeiten. Variable Strombegrenzung per Analogsollwert sowie verschiedene weitere Ein- und Ausgänge ermöglichen eine umfangreiche Antriebsfunktionalität, heißt es weiter.

Parameter des Außenläufermotors lassen sich auch im Betrieb ändern

Der Anwender kann nun zwei analoge, vier digitale Eingänge und drei digitale Ausgänge für die Anlageneinbindung nutzen. Über einen ebenfalls optionalen Busanschluss können auch im Betrieb Parameter geändert oder aktuelle Motordaten zur Weiterverarbeitung abgefordert werden.

Alle Bauteile der SMD-bestückten Platine sind zu 100 % AOI-geprüft und getestet. Der von EBM-Papst entwickelte, sauber abgedichtete Kabelanschluss wird als separates Modul am Motor verschraubt und eröffnet damit weitere Flexibilität in der Gestaltung der Schnittstellen und Funktionalität.

Außenläufermotor mit Leistungsdaten in Bestform

Die beiden aktuellen Motorausführungen haben eine Nennspannung von 48 beziehungsweise 24 VDC und einen Betriebsspannungsbereich von 18 bis 55 V beziehungsweise 18 bis 30 V. Die Nenndrehzahl beträgt jeweils 4000 min-1, das Nenndrehmoment 250 mNm beziehungsweise 150 mNm. Das Anlaufmoment liegt jeweils bis zu 100 % darüber, wie der Hersteller angibt. Bei 2,9 A (48 V) und 3,5 A (24 V) Stromaufnahme geben die Antriebe 105 beziheungsweise 63 W Dauerleistung ab.

Mit nur 63 x 52 mm (Durchmesser x Länge) haben die Außenläufermotoren eine sehr kompakte Bauform. Ein auf die speziellen Anforderungen der Antriebsmotoren ausgelegtes Lagersystem stehe für hohe Lebensdauerwerte von bis zu 40000 h auch unter schwierigen Einsatzbedingungen. So können die Motoren über den gesamten Drehzahlbereich von 0 bis 5000 min-1 eingesetzt werden und sind wartungsfrei.

Der massive Flansch des Motors mit drei Gewindebohrungen ist für Direktmontage ausgelegt und erlaubt die Montage von unterschiedlichen Getrieben. Zur Verfügung stehen Stirnrad- und Planetengetriebe, die exakt auf die Motoreigenschaften abgestimmt sind, so der Hersteller.

Universelle Einsatzmöglichkeiten für den Außenläufermotor

Die Kompaktantriebe eignen sich für viele Bereiche der Technik. So ist der Einsatz in Peristaltikpumpen für die Blutwäsche bei Dialysepatienten ebenso möglich, wie der kraft- und wegbegrenzte Antrieb von Rehageräten. Die Einbindung in ein Bussystem ermöglicht in der Automation den Einsatz der Motoren bei Verstell- und Vorschubantrieben, zum beispiel als Ersatz eines manuellen Handrades.

In der Verpackungstechnik und Textilindustrie erlaubt die feinfühlige Drehzahlregelung in Verbindung mit der einstellbaren Drehmomentenbegrenzung eine optimale Anpassung an die verwendeten Materialien.

Außenläufermotoren erreichen fast die Dynamik von Inneläufermotoren

Die neuen hochpoligen Außenläuferantriebe bieten hohe Leistung bei kompaktem Aufbau. Das über einen weiten Drehzahlbereich anliegende Drehmoment macht die Motoren agil, sie erreichen Dynamikwerte, die bei zusätzlichen externen Trägheitsmomenten annähernd an die von Innenläuferantrieben heranreichen.

Über die integrierte Elektronik werden alle Motorfunktionen geregelt und relevante Betriebsdaten wie auch Fehlermeldungen bei Bedarf nach außen gesendet. So kann anwendungsspezifisch eine spezielle Motorkonfiguration durch einfache Programmierung der Steuerungselektronik erstellt werden. Das spart Kosten bei Entwicklung, Produktion und Lagerhaltung.

EBM Papst auf der Hannover-Messe 2009: Halle 15, Stand F29

Claudia Otto | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/antriebsundsteuerungstechnik/articles/185002/index.html

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