Hohe Drehmomentdichte und hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen sind die typischen Anforderung an einen Direktantrieb. Realisiert werden Antriebe dieser Art mit permanentmagnetisch erregten Synchronmaschinen hoher Polzahl. Mit der steigenden Polzahl reduziert sich der Raumbedarf im Wicklungskopf, und der Durchmesser des aktiven Luftspaltes kann erhöht werden. Der Antrieb wird somit stärker und bietet bei gleich bleibenden Verlusten höhere Drehmomente. Mit der hohen Polzahl geht eine hohe Überlastbarkeit des Motors einher, die hohe Initialmomente zum Beschleunigen oder Losbrechen erlaubt. Dank all dieser Eigenschaften kann auf mechanische Drehzahluntersetzungsstufen verzichtet werden.

Das Erhöhen der Raumausnutzung der Direktantriebstechnologie gestattet daneben auch das Realisieren von großen durchgängigen Hohlwellen – also Motoren mit einem maximalen Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser. Dieser gewonnene Platz lässt sich nach dem Integrieren des elektrischen Antriebes zum weiteren Optimieren des Maschinenumfelds nutzen.

Zwei Anwendungsbereiche stehen dabei im Vordergrund: Einerseits dient die Hohlwelle zum Durchführen von Zuleitungen für Strom, Flüssigkeiten und Luft. Andererseits gelangen Haltevorrichtungen auf kürzest möglichem Weg und mit engster Ausladung auf den Abtrieb. Typische Beispiele sind das Speisen eines Magnetzylinders auf einem Schwenkarm oder die Aufnahme einer Welle zum Realisieren eines Aufsteckmotors.

Der andere Anwendungsbereich der Hohlwelle liegt in der Aufnahme einer Kugelumlaufspindel. Obwohl bei dieser Linearbewegung nicht mehr im eigentlichen Sinn von Direktantriebstechnik gesprochen werden kann, sind es die genannten Eigenschaften, die im Zusammenspiel mit der Kugelumlaufspindel eine äußerst interessante Lösung entstehen lassen. Große Durchmesser, hohe Momente und geringe Spindelsteigungen führen zu linearen Bewegungseinheiten mit hohen Stell- und Haltekräften, die den reinen Linearantrieben um ein Mehrfaches überlegen sind.

Vor diesem Hintergrund hat das schweizerische Unternehmen Servax in seiner neuen Baureihe an Direktantrieben eine durchgängige Hohlwelle mit großem Durchmesser integriert. Bei den Ausführungsvarianten mit Hohlwellendurchmessern von 55 und 66 mm entspricht die Gestaltung des Abtriebflansches den Vorgaben der DIN 69051 für den Anbau der Kugelumlaufmutter. Je nach Anforderung an die mechanische Präzision ist die Welle in normaler oder reduzierter Rund- und Planlauftoleranz erhältlich. Auch beim Gestalten des Anschlusssystems wurde der Reduzierung der Motorkontur größte Bedeutung beigemessen.

Selbstverständlich ist es möglich den Antrieb genau auf den Anwendungsfall zuzuschneiden – eine weitere Optimierungsoption. So kann beispielsweise der Anbau auf die spezifischen Kundenbedürfnisse ausgerichtet sein. Für den sicheren Betriebshalt ist eine Bremse integrierbar und der Drehgeber lässt sich nach den Randbedingungen der Systemintegration auswählen. Für maßgeschneiderte Antriebslösungen greift der Hersteller auf ein modulares Basiskonzept zurück.

Im Bereich der Aktivteildurchmesser von 65 bis 360 mm ist eine maximale Flexibilität bei minimaler Fertigungszeit möglich, da das Unternehmen über eine eigene Stanzerei und moderne Bearbeitungszentren verfügt. Zudem kann Servax auch ein Patent für „Permanenterregte Synchronmaschinen in Außenläuferbauweise nach dem Transversalflussprinzip“ sein eigen nennen.

* Dr. Alberto Colotti ist Entwicklungsleiter bei SERVAX Drives in Bülach-Zürich/Schweiz