Bürstenlose Linearmotoren

Bürstenlose Linearmotoren

(industrietreff) - Der mögliche Verfahrweg ergibt sich aus der Längendifferenz zwischen Stator und Magneten, wobei sowohl die Magnete als auch der Stator bewegt werden können.
Beispiel 1: Stator 500 mm, Magnete 2.500 mm Verfahrweg 2.000 mm, K = 2.500 N Beispiel 2: Stator 2.000 mm, Magnete 2.500 mm Verfahrweg 500 mm, K = 10.000 N
Weiterhin wird unterschieden zwischen kraftschlüssi¬gen und kraftkompensierten Systemen. Im ersten zie¬hen sich Magnete und Stator an und müssen über eine entsprechende Führung auf Abstand gehalten werden, im zweiten wird der Stator entweder von 2 Magneten
oder der Magnet von 2 Statoren angezogen, wobei sich beide Kräfte dann völlig ausgleichen.

Diese Linearmotoren sind insbesondere gekennzeichnet durch:

-Ein genau berechenbares mathematisches Durchflutungsmodell garantiert einen sauberen 100%igen Sinusbetrieb. Hierauf basierend mit Sinusbestromung folgen daraus:
-rastmomentfrei im unbestromten Zustand
-Konstant-Kraft-Betrieb bei Sinusbestromung, d.h. die Kraftweiligkeit ist theoretisch Null
- Ausführungen mit beliebig vielen Phasen, also nicht nur 2 oder 3 Phasen, sondern auch mit 4, 5, 6, 7, 8 … 12 und beliebig vielen Phasen.
-Wesentlich höhere Leistungsdichte und höherer Wirkungsgrad als andere marktüblichen Systeme kennzeichnen diese Linearmotoren. Die Verlustleistung von vergleichbaren Einheiten von bekannten Herstellern in USA lagen um den Faktor 2 höher und darüber.
-Statoren können problemlos mit Wasser gekühlt werden.
-hohe Impulsbelastungen mit 3- bis 5-fachem Strom werden durch eine gute Wärmekopplung der Spulen mit dem Stator problemlos bewältigt.

Konstruktionen in allen möglichen Abmessungen sind problemlos möglich. Das System eignet sich sehr gut, um alle Komponenten zu standardisieren, die sowohl in der Breite als auch in der Länge beliebig kombiniert werden können, um Linearmotoren nach Kundenwunsch schnell und kosten günstig sozusagen "von der Stange" anzufertigen.

-Es können je nach gestellten Priorität z.B. extrem reaktionsschnelle Motoren mit kleinster bewegter Masse konzipiert werden, mit Geschwindigkeiten bis zu 10 m/s.
-Diese Einheiten können u. U. gleichzeitig einen Wirkungsgrad von über 90 % aufweisen.

Aus dem konstruktivem Konzept heraus lassen sich weitere besondere Vorteile ableiten, wie z.B.
-Großmotoren lassen sich problemlos zerlegt spedieren
-Kleinst- und Miniaturmotoren lassen sich zusammenbauen mit vorgewickelten Spulen
- Einzelzahn mit vorgewickelter Spule wird in den Stator hinein montiert

Angebaute Lagegeber sind möglich als:

-Linear-Resolver (linear Inductosyn)
-Linearmaßstab
-Linearpotentiometer in Leitplastik, mit bis zu 500 Mio. Hübe
-Eingebauter linearer Kommutierungsresolver kann verwirklicht werden. Für weniger genaue Anwendungen könnte dieser auch zum Positionieren verwendet werden.
-Bestimmte Stator-/Magnetkonfigurationen erlauben einfachste geometrische Formen, die eine kostengünstige Fertigung ermöglichen.

Eine der herausragendsten Eigenschaften dieser Motoren ist die extrem kleine Induktivität, die hohes dI/dt. ermöglicht. In Position ist er in der Lage, sehr schnell den Strom gegen Störkräfte aufzubauen und gegen zu regeln. Die Positioniersteifigkeit dieses BL-Linearmotors ist daher um Größenordnungen besser als bei solchen mit Asynchronprinzip (Orig. Syst. Krauss Maffei) und solchen mit Reluktanzprinzip (z.B. Linear-Schrittmotoren), die beide mit kleinem Spalt arbeiten müssen.

Sehr zu denken gibt, daß bei anderen Systemen durchweg nur die statische Steifigkeit gelobt wird, dagegen keine Angaben über die dynamische gemacht wird. Dies sicher nicht ohne Grund, denn es ist sicher die schwächste Stelle an einem Direktantrieb, daß er gegen große Kräfte ohne Getriebe/Spindel auskommen muß.

Zusammenfassend:
Ein Positioniermotor kann nur so gut sein, wie seine Induktivität klein ist. Bei dieser Gelegenheit sollte man den Begriff elektrische Zeitkonstante ganz vergessen, denn bei einer gesteuerten Stromquelle mit unendlichem Innenwiderstand als Speisung spielt der Ohmsche Wicklungswiderstand im Regelungsverhalten überhaupt keine Rolle mehr.

Diese Variante eines Linearmotors besteht aus einem Stator als Eisentubus mit konzentrisch eingelegten Spulen in Reihenfolge der 3 Phasen. Der Rotor dagegen besteht aus ringförmigen radialmagnetisierten Nord-Süd- Magnetreihen mit einem nichtmagnetischen Edelstahlmantel als Schutz und Gleitführung.

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Datum: 07.07.2011 - 13:51 Uhr
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