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Trends in der elektrischen Antriebstechnik

 

Direktantriebe

Viele elektrische Antriebe sind mit einem Getriebe ausgestattet. Es passt die vom Motor abgegebenen physikalischen Größen wie Drehzahl und Drehmoment an die Erfordernisse des zu beeinflussenden Prozesses an oder wandelt die rotatorische Bewegung des Motors in eine lineare Bewegung um.

Der Wandlungsprozess innerhalb eine Getriebes ist nicht ideal. Je nach Konstruktion des Getriebes verhindert ein vorhandenes Getriebespiel bzw. die begrenzte Steifigkeit der verwendeten mechanischen Elemente eine ideale Wandlung der Bewegungsgrößen. Dieses Problem kann durch aufwendige Maßnahmen in der Getriebekonstruktion verringert aber nicht restlos beseitigt werden.

Linear- und Torquemotoren

Ein neuer Lösungsansatz zielt deshalb darauf ab, das Getriebe komplett einzusparen und die Motoren so zu konstruieren, dass sie die erforderlichen Bewegungsgrößen direkt erzeugen. Am deutlichsten ist diese Entwicklung im Bereich der Linearmotoren zu erkennen. Sie führen unmittelbar eine lineare Bewegung aus, ohne dass ein Getriebe an der Wandlung der rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung beteiligt ist. Damit werden mechanischen Elemente eingespart und die Krafteinprägung erfolgt bei Direktantrieben genau an der Stelle, an der sie benötigt wird. Eine "Verzögerung" der Kraftübertragung vom Motor zum Prozess, wie es das nichtideale Verhalten des Getriebes bewirkt, tritt nicht mehr auf. Die Dynamik der Bewegung im Prozess ist damit auch nicht mehr durch das Getriebe begrenzt sondern hängt unmittelbar von der Leistungsfähigkeit der Antriebssteuerung, des Stellgliedes und des Motors ab. Mit diesem Ansatz kann deshalb die Dynamik erhöht werden, was sich wiederum in größeren Bearbeitungsgeschwindigkeiten und gesteigerter Produktivität niederschlägt.

Im Bereich der rotatorischen Motoren gibt es eine ähnliche Entwicklung. Hier treten immer öfter so genannte Torquemotoren auf, die bei niedrigen Drehzahlen ein sehr hohes Drehmoment erzeugen. Bei diesen Motoren kann das Getriebe, das bei herkömmlichen Servomotoren die hohe Drehzahl auf eine niedrigere Drehzahl untersetzt, eingespart werden. Damit entfallen auch bei rotatorischen Bewegungen die durch das Getriebe bedingten Begrenzungen.

Einbaumotoren

Servomotoren, die als Serienprodukte angeboten werden, sind separate Einheiten, die mit Kupplungen an die mechanischen Elemente der Arbeitsmaschine angeschlossen werden. Für diese Motoren muss deshalb bei der Maschinenkonstruktion ein entsprechender Einbauraum vorgehalten werden. Bei beengten Platzverhältnissen ist das ein großer Nachteil. Abhilfe schaffen hier Einbaumotoren.

Bei diese Motoren wird auf eine eigene Lagerung der beweglichen Teile verzichtet. Primär- und Sekundärteil des Motors werden in die mechanische Konstruktion der Maschine integriert und dabei in die richtige geometrische Position zueinander gebracht. Einbaumotoren nutzen die in der Maschine ohnehin vorhandenen Lager einfach mit. Erst nach Einbau der Einzelteile in die Maschine können diese Motoren betrieben werden.