Coole Antriebslösung

Motorkühlung - Flüssigkeitsgekühlte Antriebe kombinieren hohen Wirkungsgrad mit sehr ruhigem Lauf. Die Integration der Leistungselektronik in das Motorgehäuse reduziert zudem den Platzbedarf in Schaltschrank und Anlage.

30. März 2007

Ein Problem jeder elektrischen Antriebslösung ist die Abwärme der Motoren und der Leistungselektronik: So besitzt ein unzureichend gekühlter Antrieb nicht allein eine kürzere Lebensdauer, sondern ist im Extremfall auch eine Gefahrenquelle für das Bedienpersonal. Zudem sinkt bei höheren Temperaturen in der Regel der Wirkungsgrad einer elektromechanischen Antriebslösung. Um diese Nachteile zu verhindern, besitzen Elektromotoren meist Kühlrippen und eingebaute Ventilatoren, die die Wärme an die Umgebung abgeben, dabei allerdings den Geräuschpegel erhöhen.

Eleganter und zugleich wirkungsvoller als eine solche Kühlung mit Luft ist jedoch der Einsatz eines flüssigen Kühlmediums: Flüssigkeitsgekühlte Antriebe sind kompakt, geben keine Abwärme an die Umgebung ab und laufen auch bei hohen Drehzahlen sehr ruhig.

Zudem senkt eine Flüssigkeitskühlung die Temperatur des gesamten Antriebs, was sich positiv auf den Wirkungsgrad und auf die Lebensdauer der Lager auswirkt. Diese Vorteile von flüssigkeitsgekühlten Antrieben nutzt der Schweizer Antriebstechnikhersteller Servax aus Bülach bei Zürich schon seit mehr als zehn Jahren in den Synchron- und Asynchronmotoren der Baureihe MHP aus Aluminium. Noch effektiver wird das Prinzip der Flüssigkeitskühlung bei den Integralantrieben der Serie IHP S mit Leistungen: Bei diesen drehzahlvariablen Antrieben mit 8,5 bis 112 Kilowatt ist die Leistungselektronik direkt in das Motorgehäuse integriert. Dabei dient die Kühlung des Motors gleichzeitig zur Kühlung der Steuerung und verhindert so, dass Motor und Steuerung auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten. Ein weiterer Vorteil dieses Konstruktionsprinzips ist zudem der geringe Platzbedarf im Schaltschrank, in dem nur noch die Einspeisung installiert werden muss, weil die Leistungsendstufen dezentral auf der Anlage verteilt sind.

Hoher Wirkungsgrad

Die Motoren arbeiten nach dem Reluktanzprinzip mit einem rein passiven, massearmen Rotor, der nahezu verlustfrei arbeitet und daher nicht wesentlich zur Erwärmung des Motors beiträgt. Die Führung des Kühlmediums nahe an den elektrischen Wicklungen im Stator erlaubt eine hohe Strombelastung und eine gegenüber der Asynchrontechnik um etwa 20 Prozent bessere Motorausnutzung.

Ein integriertes, sensorloses Verfahren zur Identifizierung der Rotorlage ermöglicht die Regelung von Lage und Drehzahl für einen synchronen Betrieb mit einer Positioniergenauigkeit von 1,5 Grad und einer Wiederholgenauigkeit von 0,2 Grad. Zudem entfällt so die störungsanfällige Verbindung eines Gebersystems zur Elektronik.

Die Spannungsversorgung über das Speisemodul im Schaltschrank vereinfacht die Installation, weil lediglich die DC-Speisung des Spannungszwischenkreises zu den dezentralen Antrieben geführt werden muss. Leistungsanschlüsse und Wicklungsüberwachung zwischen Motor und Leistungsendstufe werden dagegen innerhalb des Integralantriebes geführt.

Beim Aufbau von Mehrachssystemen arbeitet das Speisegerät als Master, der die Informationen zwischen den Teilnehmern verteilt und die entsprechenden Fahrbefehle im Takt von 1 Millisekunde abgibt. Die einzelnen Achsen sind dazu über einen internen Bus miteinander verbunden. Eine RS-232-Schnittstelle ermöglicht die Konfigurierung der voreingestellten Lösungen mittels einer PC-Software. Für maschinenspezifische Abläufe und Einstellungen wird das Speisemodul als PLC eingesetzt. Das Programm wird als kompilierter Maschinencode auf das Gerät übertragen, sodass unberechtigte Einblicke in die Maschinenfunktion ausgeschlossen sind.

Dr. Alberto Colotti, Servax

FAKTEN

¦ Servax Drives mit Produktionsstandorten in der Schweiz und in Indien zählt zu den führenden Anbietern von individuellen Antriebslösungen.

¦ Das Unternehmen entwickelt maßgeschneiderte Direktantriebssysteme, Motoren und Einbausätze in synchroner und asynchroner Ausführung sowie Schutztürantriebssysteme.

Erschienen in Ausgabe: 02/2007