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Elektroantrieb Drehmomentstarke Scheibenläufer-Synchronmotoren

Synchron-Scheibenläufermotoren sollen neben hohen Leistungsdichten auch mit sehr guten Wirkungsgraden überzeugen. Dies eröffnet besonders in mobilen Anwendungen neue Möglichkeiten. Aber auch im stationären Einsatz profitieren Anwender vom geringeren Energieverbrauch und reduzierten Platzbedarf.

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Der PMS 120 mit 230 mm Durchmesser bei 160 mm Länge leistet zwischen 2,2 kW und 7,7 kW.
Der PMS 120 mit 230 mm Durchmesser bei 160 mm Länge leistet zwischen 2,2 kW und 7,7 kW.
(Bild: Heinzmann)

Heinzmann setzt für die Elektromobilität auf Radnabenantriebe. Je nach Kundenwunsch werden dazu neben Motor auch Umrichter, Encoder, Bremse und bei Bedarf auch notwendige Getriebe anwendungsspezifisch ausgewählt und möglichst einbaufertig bereitgestellt. Der Anwender soll sich so ganz seiner Hauptkompetenz widmen können ohne auf maßgeschneiderte Antriebe verzichten zu müssen. Um praxisgerecht Lösungen für viele Anwendungen zu liefern, reicht die Bandbreite der Motoren von 250 W bis 25 kW. Je nach Anforderung sind sie luft- oder flüssigkeitsgekühlt und als DC-Bürstenmotor oder elektronisch kommutierter Synchronmotor ausgelegt.

Motoren für den mobilen Einsatz

Gerade bei Antrieben für die Elektromobilität kommt es auf möglichst kompakte Abmessungen bei hohem Wirkungsgrad und gutem dynamischen Laufverhalten an. Laut Heinzmann eignen sich hier doppelwirkende Scheibenläufermotoren besonders gut. Durch die beidseitige Spulenanordnung sollen sie eine sehr hohe Leistungsdichte aufweisen. Aus dem konstruktionsbedingt großen Rotordurchmesser folgt ein hohes Drehmoment. Der patentierte Aufbau, u. a. mit freitragenden Permanent-Magneten, reduziert Trägheits- und Rastmoment. Die Motoren bieten dem Hersteller zufolge, als Synchronmaschinen aufgebaut, einen breiten, sehr gut regelbaren Drehzahl- und Leistungsbereich. Bei mobilem Betrieb mit Akkus soll der hohe Wirkungsgrad eine lange Laufzeit garantieren. Je nach eingesetztem Umrichter ist auch ein 4-Quadrantenbetrieb mit Rückspeisung möglich, was die Reichweite bzw. Einsatzdauer weiter begünstigt.

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Ein Praxisbeispiel für das Scheibenläufer-Konzept ist der Geräteträger Mattro Bock. Die fahrbare, als Kettenfahrzeug konzipierte Geräteplattform wird über zwei PMS-120-Motoren angetrieben und kann eine anwenderspezifische Nutzlast von bis zu 500 kg durch unwegsames Gelände transportieren. Jeder Motor hat einen Durchmesser von 230 mm, ist inklusive 42 mm Wellenstummel 160 mm lang und leistet je nach Ausführung 2,2 kW bis 7,7 kW bei bis zu 45 Nm Spitzendrehmoment und 96 VDC Versorgungsspannung. Die feinfühlige Leistungsabgabe soll es erlauben, jede Kette einzeln so anzusteuern, dass die Plattform auch im unwegsamen Gelände wendig unterwegs ist.

Elektromotor statt Zahnriemen, Hydraulik oder Verbrennungsmotor

Nicht nur für die Fortbewegung sind in der Elektromobilität Kompaktmotoren gefragt, sondern auch für den Antrieb von Zusatz- bzw. Hilfsaggregaten in konventionellen Fahrzeugen. Die Kompaktantriebe von Heinzmann sollen hier beispielsweies neue Möglichkeiten für dieselelektrische Konzepte bieten. Statt Zahnriemen mit Antriebs- und Umlenkrollen oder Hydraulikpumpe mit Tank, Filter etc. erzeugt dabei eine große Lichtmaschine elektrische Energie. Diese kann dann laut Heinzmann flexibel zu Elektromotoren an den Hilfsaggregaten verteilt werden. Die Motoren rücken dadurch näher an den Einsatzort und sind dort meist leichter zugänglich. Beispiele dafür findet man z. B. bei Traktoren und deren Anbaugeräten, bei denen statt auf Hydraulik zunehmend auf kompakte E-Motoren gesetzt wird. Das soll Wartungskosten sparen und Ölverluste vermeiden. Auch bei manchen Bussen kommt schon ein elektrisch betriebener Kompressor für die Bremsanlage zum Einsatz. Andere Konzepte sehen elektro-hydraulische Aggregate vor, bei denen komplett auf die Verbrennungsmaschine verzichtet wird.

Antriebe vor Ort vernetzen

Die modernen Antriebe sind als flach bauender Scheibenläuferantrieb oder in Form einbaufertiger Radnabenmotoren mit integriertem Getriebe erhältlich. Sie lassen sich inklusive der jeweiligen Umrichter, leicht in viele anlagenspezifische Steuerungen integrieren. So sollen sich die dezentralen, wartungsfreien Antriebe vor Ort, z. B. in Stellgeräten, Kompaktzentrifugen oder Krankenbetten leicht vernetzen lassen. Gleiches gilt für Geräte, die eher einzeln eingesetzt werden. Sie lassen sich an Akkumanagementsysteme oder Fernsteuersysteme anbinden, z. B. Flurfördergeräte (Bild 5), Kanaldetektoren (Bild 6), mobile Arbeitsbühnen etc. (sh)

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