En kompakt och kraftfull innerrotormotor för krävande applikationer

Foto: fotolia.com/mgkuijpers
ECI 80 är en innerrotormotor med en uteffekt på upp till 750 W
I moderna drivlösningar utnyttjas i allt större utsträckning möjligheterna till elektronisk styrning och kontroll för att man ska uppnå maximala prestanda och tillförlitlighet. Men även det bästa styrsystemet är kraftlöst utan en effektiv motor som är anpassad till de applikationskrav som ställs på en drivlösning. Det är här som ebm-papst robusta, kompakta och elektroniskt kommuterade innerrotormotorer (ECI) har sin styrka. Dessa högdynamiska drivenheter tillåter höghastighetsrörelser, kortvarig hög överbelastning och en mycket hög driftsäkerhet under långa perioder även utan underhåll. En av de nyaste ECI-motorerna är ECI 80 som har en uteffekt på upp till 750 W och en diameter på endast 80 mm. ECI 80 har i flera avseenden satt en ny standard när det gäller effekttäthet, dynamik och mångsidighet samtidigt som motorn erbjuder standardiserade mekaniska gränssnitt för universell användning.

Med högspecialiserade drivlösningar utvecklade specifikt för en viss applikation är det möjligt att uppnå höga prestanda, men detta kan också leda till höga kostnader. Med seriekomponenter, som kan tillverkas till låga kostnader tack vare stora serier, i kombination med moduluppbyggda koncept är det dock möjligt att uppnå likvärdiga prestanda som vid applikationsspecifik utveckling. Individuella moduler kan kombineras med resultatet att man får drivenheter som är skräddarsydda efter specifika kund- och applikationskrav. ebm-papst har i många år arbetet med att ta fram modulära koncept för drivsystem. Genom att sätta ihop enskilda enheter som passar kundens behov kan ebm-papst erbjuda ett brett program av drivlösningar som i princip blir skräddarsydda. För att kunna erbjuda drivlösningar med ännu högre effektutgångar utvecklades ECI 80-motorn som kompletterar de tidigare ECI 42- och ECI 63-serierna. ECI 80 har tagits fram speciellt för applikationer som kräver hög effekt, hög dynamisk prestanda och låg vikt.

Från robotar till logistiklösningar och medicinsk teknik
Moderna robotar, logistiklösningar, medicinsk teknik och industrisegment som exempelvis träbearbetningsindustrin är alla beroende av effektiva, kompakta och kraftfulla drivenheter. Det finns en växande efterfrågan på drivenheter som både är kraftfulla och har en kompakt design. En djupgående analys ebm-papst genomförde av användarönskemål visade att en motor med en uteffekt på 750 W skulle vara ett perfekt tillskott till företagets modulära program med drivenheter. Utifrån företagets mångåriga erfarenhet av drivlösningar tog utvecklingsingenjörerna hos ebm-papst fram ett koncept för en dynamisk 3-fas innerrotormotor med EC-teknologi. Ett antal tekniska hinder måste dock övervinnas innan de krav som ställdes skulle kunna uppfyllas av den nya motorn.

Stort fokus under utvecklingsarbetet låg på att uppnå högsta möjliga effekttäthet vilket innebär en kombination av låg vikt, mycket kraft med ett högt vridmoment och stor effektivitet. Utvecklings-processen blev inte mindre komplex på grund av de egentligen motstridiga målen att samtidigt försöka uppnå lägsta möjliga kuggmoment och en hög dynamik. ebm-papst egna beräknings- och simuleringsprogram, samt omfattande tester, ledde så småningom fram till det optimala resultatet. ECI 80:s prestanda och låga vikt motsvarar många av de krav som ställs redan idag men som också kommer att ställas i framtiden. Det är den lättaste motorn i sin klass på dagens marknad. En standardiserad systemdesign har gjort det möjligt att tillverka ECI 80 i en automatiserad produktionslinje med avancerad processövervakning av alla tillverkningsmoment. Resultatet är ett drivmotorkoncept med prestanda som är oöverträffat i sin klass.
Det är till exempel möjligt att med ECI 80 både få en mycket exakt rörelse vid låga hastigheter och höghastighetsomkoppling till dynamisk drift. Motorn är designad och konstruerad som en innerrotorsynkroniserad maskin med trefas permanentmagnetexcitation och en åttapolig rotor som roterar i en tolvspårig stator. Den robusta statorlindningen ger liten kopparförlust och tillverkningskostnaderna kan optimeras. Kuggmomentet har reducerats till ett minimum genom en optimal anpassning av rotorplattans konturer. Den fullständiga frånvaron av avfasning i stator och rotorn är också mycket fördelaktig ur tillverkningssynpunkt och permanentmagneterna av neodym/järn/bor är inkapslade i den laminerade rotorkärnan.

Moduluppbyggnad förenklar anpassning till många olika applikationer
Den trefasiga borstlösa innerrotormotorn är försedd med tystgående och robusta kullager för underhållsfri drift. Under den uppskattade livslängden på 20 000 timmar kan drivaxeln stå emot en radiell och axiell belastning på upp till 28 kg vid nominell hastighet. ebm-papst kan leverera drivmotorerna i versioner för 24 och 48 VDC med en nominell hastighet på 4000 rpm och ett nominellt vridmoment på upp till 1.800 mNm vid motoraxeln. Vridmomentet vid start kan vara upp till 5 600 mNm. Den totala vikten på den kraftfullaste motorn, med längden 136 mm och diametern 80 mm, är cirka 2,1 kg.

Moduluppbyggnaden hos ebm-papst drivlösningar gör att motor, elektronik, växellåda, broms etc. kan konfigureras för att uppfylla många olika individuella applikationskrav. Detta möjliggör en optimal integration som ger viktiga fördelar. Vanliga användningsområdena för de kraftfulla ECI 80-motorerna innefattar automatisering med applikationer som positioneringsmaskiner för exempelvis träbearbetningsmaskiner, intralogistiklösningar med förarfria transportsystem, positioneringsbara solfångare samt industriella robotsystem. Drivmotorernas konstruktion gör dem också lämpliga för användning i områden med speciella krav på tillförlitlighet och EMC-skydd. Ett exempel är inom medicinsk teknik där typiska applikationer är avancerade operationsbord och mobila patientliftar.

Läs mer om ECI 80 här!