Brücke zur automotiven Anwendung Technologietrends bei Servomotoren

Dieter Bauch-Panetzky leitet den Technischen Innendienst bei WITTENSTEIN cyber motor. Auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik berichtet er über Technologietrends bei Servomotoren und den Brückenschlag zur automotiven Anwendung.

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FAULHABER Antriebssysteme

ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Geregelte elektrische Antriebe in der Antriebstechnik werden als Asynchronmotoren oder als Dauermagneterregte Synchronmotoren (PM-Motoren) ausgeführt. PM-Motoren zeichnen sich durch hohes Drehmoment und sehr hohe Leistungsdichte bis 10 kW/kg, bei gleichzeitig geringem Massenträgheitsmoment aus und ermöglichen präzise Rotation bei niedrigen Drehzahlen.

PM-Maschinen besitzen die höhere Dynamik, das größere Drehmoment, sind leichter und erzeugen keine Wärme im Rotor. Die Wicklungskonzeption, insbesondere die Lockzahlen und der Wicklungsaufbau werden auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik erläutert.

Zwischenzeitlich einige Jahre zurückliegend, hat ein starker Preisanstieg der Seltenerdmetalle die Asynchronmaschine wieder interessanter werden lassen. Marktanteile haben die PM-Maschinen in der Automatisierungstechnik, etwa der Robotik, dennoch nicht verloren. Bei Elektrofahrzeugen sind aber bis 18000 min^-1 schnell drehende Asynchronmotoren mit angebautem Getriebe zu finden, während bei Hybridfahrzeugen die PM-Maschine dominiert.

Die sehr hohe Leistungsfähigkeit elektrischer Antriebssysteme wird durch die verwendeten Werkstoffe wie Isoliermaterial, Magnete und Elektroblech und durch die Herstellung der Wicklung mit hohem Kupferfüllfaktor erzielt. Die Stahlsorte 330-30AP mit Ummagnetisierungsverlusten von 75 W/kg wurde speziell für die Elektromobilität entwickelt.

Besondere Herstellverfahren, wie geteilte Blechpakete und Formspulen führen zu effizientem Materialeinsatz mit geringem Verschnitt. Während in der Automobilen Anwendung große Stückzahlen, typisch sind 15.000 Stück in unveränderter Bauweise gefertigt werden, kennzeichnet sich die Automatisierungstechnik durch flexible Fertigung bis hin zum kundenspezifischen Einzelstück.

Beim geregelten elektrischen Antriebssystem ist die Leistungselektronik Elektronik immer Bestandteil des Systems. Die Energieversorgung erfolgt im Spannungsbereich von 12 bis 800 V. Die Elektronik kommuniziert über digitale Bussysteme wie Sercos, Varan, Ethernet im Industriebereich oder im Automobilbau über CAN, Time Triggered CAN und FlexRay mit der Fahrsteuerung. Weitere Schnittstellen müssen für die Rotorlage- und Temperatur Sensoren in der Elektromaschine zur Verfügung stehen. Industrie Elektroniken sind auf eine Vielzahl von Systemen vorbereitet.

Zur Anwendung in milden Hybriden wird eine Motor-Getriebe Kombination mit 10 kW Maximalleistung vorgestellt. Mit schaltbarem Planetengetriebe versehen, startet der Antrieb mit 300 Nm den Verbrennungsmotor, ermöglicht elektrisches Fahren und Generatorbetrieb. Die Kennlinien des Antriebes werden für Spannungen zwischen 12 und 800V erläutert.

Das komplette Programm zum Praxisforum Elektrische Antriebstechnik, welches vom 7. - 9. März in Würzburg statt findet, finden Sie unter www.praxisforum-antriebstechnik.de.

Antriebe bestmöglich auslegen

Praxisforum Elektrische Antriebstechnik – Themenüberblick

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