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63 mm Antrieb mit integrierter Regelelektronik

Baukasten für einfache Eigenkonfiguration von modernen EC-Antrieben erweitert


Hohe Effizienz ist nur durch optimale Anpassung aller Komponenten möglich. Dies gilt besonders für die richtige Wahl und Ausführung von Antrieben. Allerdings dürfen die Entwicklungskosten nicht zu hoch und die Entwicklung selbst nicht zu zeitaufwändig werden. Hier punkten Antriebe, die auf einem umfangreichen Baukastensystem aufbauen. Die Palette der Möglichkeiten erweitert nun in der Klasse der Antriebe mit 63 mm Durchmesser ein Motor mit integrierter Regelelektronik. So lässt sich neben der Mechanik auch die Regelung über Schnittstellen individuell und einfach den Gegebenheiten vor Ort anpassen.

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Bild 1: Der neue ECI63 K4 mit integrierter Motorintelligenz für optimale Effizienz

Ob komplexe Anlagen mit vielen Antrieben oder spezielle Messgeräte mit hohen Anforderungen an die Regelung, moderne Technik ist auch beim Antrieb auf eine möglichst feine, individuelle Abstimmung angewiesen. Um den Anwendern hier eine wirklich universelle Antriebslösung zu bieten, rüstet ebm-papst St. Georgen nun seine bewährten ECI-63 Motoren mit einer integrierten Regelelektronik aus (Bild 1). Der Baukasten wird um die sogenannte K4-Ausführung mit erweiterter Basisausstattung ergänzt, mit der sich der Antrieb besonders flexibel einsetzen lässt.

Modularer Vorteil

Individualität ist Trumpf, kostet aber im Vergleich zur Serie viel Geld. Massenfertigung ist deutlich preiswerter, kostet aber Effizienz durch mangelnde Abstimmung. Mit einer Baukastenlösung profitiert der Anwender einerseits von der preiswerten Massenfertigung der einzelnen Module und kann andererseits auf einen nach seinen Maßgaben individuell gestalteten Antrieb zugreifen. Die ECI-Familie setzt jetzt bei den 63-mm-Motoren eine weitere Stufe der Individualisierung um. Neben den bekannten Modulen für Getriebe, Bremsen, Encoder usw. sind nun Motormodule mit voll integrierter Regelelektronik verfügbar (Bild 2).

Bild 2: Durch individuelle Modulzusammenstellung für praktisch jeden Anwendungsfall den idealen Antrieb finden

Die kompakten Motoren stehen je nach gewünschter Leistung in Motorvarianten mit 20, 40 und 60 mm Statorlänge zur Wahl. Dabei leisten die Motoren mit ausgeprägter Überlastfähigkeit je nach Ausführung zwischen 150 und 400 W an der Abtriebswelle bei einem Wirkungsgrad von rund 90 %.Die integrierte K4-Regelelektronik bietet eine Sinuskommutierung, die es gestattet mit feldorientierter Regelung bis Drehzahl 0 sowie einem Drehzahl- und Drehmomentregler das Potential des Motors voll auszunutzen. Dabei werden durch den sanften Stromanstieg per Sinuskurve Kommutierungsgeräusche vermieden. Der Motor läuft sehr leise und vibrationsarm, wozu auch die wartungsfreien Kugellager beitragen.

Für die externe Kommunikation sorgen mehrere digitale und analoge Schnittstellen.Über einen RS485-Anschluss kann die Elek­tronik auch nachträglich noch einfach parame­triert werden und lässt sich so auch bei sich ändernden Gegebenheiten beim Endkunden ideal anpassen. Die übersichtliche Bedienoberfläche „Kickstart“, unterstützt den Anwender beim Setzen von Parametern sowie bei der Wahl des Betriebsmodus (Drehzahl-, Positionier- oder Drehmomentmodus) und ermöglicht eine schnelle Abstimmung auf die jeweilige Anwendung. In die Elektronik integrierte Schutzfunktionen erlauben die Leistung des Antriebs voll auszuschöpfen, ohne dass die Lebensdauer oder Zuverlässigkeit darunter leidet.

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Bild 3: Einfach zu bedienende Bedienoberfläche der Software „Kickstart“

Der dynamische EC-Motor mit integrierter Regelelektronik lässt sich einfach mit den bewährten Planeten- und Kronrad(winkel)getrieben von ebm-papst Zeitlauf kombinieren und trägt so dem Baukastengedanken Rechnung. Die effizienten Getriebe decken einen weiten Untersetzungsbereich von 6,7 bis 33,3:1 bei den Winkel- und 3,2 bis 30:1 bei den Planetenausführungen ab.

Der Kompaktantrieb nach Maß eignet sich für sämtliche Anwendungen innerhalb der industriellen Antriebstechnik, insbesondere für die Bereiche Automatisierungstechnik, Medizintechnik, Intralogistik, Verpackungstechnik, Zugangssteuerung und batteriegetrieben Anwendungen. Mit der einstellbaren Drehmomentbegrenzung sind auch Wickel- und Spulenantriebe in der Textilindustrie bzw. die Labortechnik mit präzisen Leistungsanforderungen für den Antrieb kein Problem.

Sinuskommutierung, hochgenau und leise

Die bei großen Motoren für die Regelung oft eingesetzte Pulsweitenmodulation führt bei kleineren Antrieben zu Ungenauigkeiten und Drehzahlschwankungen vor allem im niedrigen Drehzahlbereich. Grund hierfür ist die geringere Massenträgheit des Läufers. Geht man stattdessen zur Ansteuerung über ein Sinussignal mit drei analogen Sinuswellen über, ist die Laufruhe auch bei niedrigen Drehzahlen und kleinen Trägheitsmomenten garantiert.Dem kontinuierlichen, sinusförmigen Stromverlauf kann der Läufer ohne Beschleunigungs- oder Rastmomente folgen.

Die herkömmliche Puls- oder Block-Kommutierung führt zusätzlich zu radialen und tangentialen Kräften. Besonders bei rechteckigem Stromverlauf bilden sich dann lokal rechteckförmige Kräfte, die zu sprungartigen Schwingungsanregungen am Stator führen können. Die so entstehenden Geräusche, oft als „Kommutierungsgeräusch“, bezeichnet sind nicht zu unterschätzen. Abhilfe schafft nur eine Ansteuerelektronik wie die K4 mit sinusförmigen verlaufenden Strömen.

Die Sinusansteuerung reduziert bzw. beseitigt dann den Kommutierungsanteil am Betriebsgeräusch weitgehend und sorgt für einen sanften vibrationsarmen Lauf von Drehzahl 0 an über das gesamte Drehzahlband.

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