Elektromotor Integrierte Elektronik erhöht Flexibilität von Gleichstrommotoren

Redakteur: Ute Drescher

Ein neuer, bürstenloser Gleichstrommotor integriert die Ansteuerelektronik direkt im Antrieb. Das erhöht die Flexibilität enorm.

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Auf der SPS/IPC/Drives 2014 stellt Rotek den integrierten EC-Antrieb Romotion vor. Das Herz ist ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor. Die im Kleinspannungsbereich arbeitende Elektronik ist standardmäßig direkt in den Antrieb integriert.
Auf der SPS/IPC/Drives 2014 stellt Rotek den integrierten EC-Antrieb Romotion vor. Das Herz ist ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor. Die im Kleinspannungsbereich arbeitende Elektronik ist standardmäßig direkt in den Antrieb integriert.
(Bild: Rotek)

Rotek hat bereits vor einigen Jahren eine neue Motorenserie vorgestellt. Die Rosync-Motoren zeichnen sich bis heute durch ihre erstklassige Effizienz aus. Als Kondensator- und Drehstrommotoren erreichen sie Wirkungsgrade von bis zu 75 % bzw. 90 %. Damit sind die Motoren in der Leistungsklasse bis 100 W weltweit führend auf dem Markt. Gleichzeitig sind sie besonders kompakt, was den Einbau auch bei beengten Platzverhältnissen ermöglicht. In Verbindung mit dem flexiblen Baukastensystem liefert Rotek individuelle Lösungen auch schon in kleinen Mengen.

Nun stößt der Bremerhavener Motorenbauer in neue Märkte hervor. Basierend auf der für den Rosync entwickelten Technologie stellt das Unternehmen auf der SPS/IPC/Drives 2014 den integrierten EC-Antrieb Romotion vor. Das Herz ist ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor. Dabei wird die im Kleinspannungsbereich arbeitende Elektronik standardmäßig direkt im Antrieb integriert. Optional ist es möglich, die Steuerung extern zu platzieren, insbesondere dann, wenn erhöhte Temperaturbereiche abgedeckt werden sollen.

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Ansteuern per Busanbindung

Die intelligente Elektronik bietet Möglichkeiten, die weit über das einfache Ansteuern der Motorwicklungen hinausgehen. Dabei kann der Antrieb sowohl über analoge, als auch über einen integrierten Bus mit Steuersignalen versorgt werden. Standard ist Mod-Bus, der auch für die Parametrierung verwendet wird. Optional sind auch Lösungen für CAN und Profibus möglich.

In der nun vorgestellten Basisversion erfolgt die Kommutierung sensorlos, wobei hier auf den Einbau von zusätzlichen Sensoren zur Rotorlageerkennung verzichtet werden kann. Dies ermöglicht einen kostengünstigen und platzsparenden Einbau der Steuerung. Das Funktionsprinzip ist einfach: Der Drehzahlregler der Elektronik erhält seinen Sollwert durch ein Gleichspannungssignal von 0 bis 10 V.

Die Gleichspannung wird von der Elektronik in ein Digitalsignal, also in eine Zahl, umgewandelt. Den Istwert der Drehzahl erhält die Elektronik über die Frequenz der EMK des Motors. Aus dem Vergleich wird der Strom zur Ansteuerung der Motorspulen berechnet. Durch den Regler wird die Drehzahl auf den gewünschten Sollwert gebracht und weitgehend unabhängig von dem geforderten Drehmoment gehalten.

Neben dem Analogeingang für den Drehzahlsollwert gibt es Digitaleingänge, zum Beispiel für die Freigabe und die gewünschte Drehrichtung des Motors. Gleichzeitig ist sind Fehler- und Bremschopperausgänge integriert. Darüber hinaus stehen noch drei unbelegte digitale Ein-/Ausgänge zur Verfügung, die anwendungsabhängig genutzt werden können, z.B. für optionale Rotorlageerkennung (Hallsensoren, Optosensoren oder Winkelgeber) oder auch zur Endlagenerkennung im Apparatebau.

Besonders wichtig ist die serielle Schnittstelle, ein 1-Draht-Bus der nach dem Modbus-Protokoll arbeitet. Sie bietet die Möglichkeit, die Elektronik zu parametrieren, also an die Anwendung anzupassen. Damit können u.a. Rampen zur Beschleunigung und zum Bremsen oder die Zuordnung des analogen Sollwerts zu der Drehzahl eingestellt werden.

Direkter Netzbetrieb möglich

Außerdem lassen sich die Motoren über Gateways in andere Bus-Syteme wie CAN-Bus oder Profibus integrieren und auch mehrere Motoren untereinander vernetzen. Für den Einsatz in kundenspezifischen Anwendungen mit mehreren Antrieben kann über die Softwareprogrammierung ein direkter Netzbetrieb über den 1-Draht-Bus genutzt werden. Dies ermöglicht, dass ein Antrieb im Mastermodus arbeitet und die anderen als Slaves, wobei die dann freien Anschlüsse als Meldeeingänge und -ausgänge genutzt werden können. Somit lassen sich komplexe Abläufe ohne separate Elektroniksteuerung umsetzen.

Die Software mit einem 2-Quadranten-Drehzahlregler bietet vielfältige Funktionen und kann an Kundenbedürfnisse angepasst werden. Beispielhafte Möglichkeiten sind:

  • die Hinterlegung von Lastkennlinien
  • Integration von Funktionsabläufen für Maschinen und Apparate nach Kundenvorgabe
  • Hinterlegung von Grenzwerten und Parametern wie z.B. Drehzahlgrenzwerte, Rampen, Ströme Getriebeübersetzungen etc.

Zunächst wird der Motor mit einer maximalen Abgabeleistung von bis zu 100 W angeboten. Der Drehzahlbereich beträgt 750 bis 4000 Upm, soll aber demnächst auf einen Regelbereich von 10:1 erweitert werden. Derzeit arbeitet man bei Rotek bereits an einer fast doppelt so leistungsstarken Ausführung auf Basis von 48 V, die im Laufe des kommenden Jahres verfügbar sein soll.

Punktet mit variabler Geschwindigkeit

Mögliche Einsatzgebiete des Romotion ergeben sich aus seinen besonderen Eigenschaften. Seine Stärken kommen überall dort zum tragen, wo eine variable, aber vom Drehmoment unabhängige Geschwindigkeit, eine hohe Leistungsdichte und lange Lebensdauer gefordert sind. Schon vor der Markteinführung trifft der Romotion bereits auf das Interesse der Kundschaft aus den Bereichen Intralogistik, Pumpen, Maschinen- und Gerätebau.

Durch das Baukastensystem von Rotek sind dabei vielfältige anwendungsspezifische Antriebslösungen möglich. Die Antriebe werden zunächst in Verbindung mit Planetengetrieben angeboten. Darüber hinaus sind Schnecken- und Stirnradgetriebe lieferbar. Mechanische Anpassungen sind für Rotek praktisch der Normalfall. (ud)

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