Erfolgreiche Miniaturisierung
Das Montage-Rendering zum 22-mm-Kit – mit Einzelteilen bzw. Innenleben (Permanent-Magnet, Elektronikpaket, EMV-Schutzgehäuse und schraub- bzw. klickbare Montagetechnik) (Quelle:Posital)
Ready to go: Maxon-Motor mit installiertem Mini-Kit (Quelle: Maxon)
Die 22er-Kits sind der kleine Bruder der erfolgreichen 36-mm-Serie, die Posital vor gut fünf Jahren als magnetische Feedback-Systeme für Servomotoren in den Markt gebracht hat – und damit eine clevere Alternative zu einfachen Resolvern und deutlich aufwändigeren und teureren Optik-Systemen etablierte. Aufbau wie Funktionsweise der 36- bzw. 22-mm-Kits sind identisch (Bild 2) und zeigen, dass sie Teil einer skalierbaren Produktfamilie sind. Beide warten mit 17-Bit-Auflösung und einer Genauigkeit von 0,09° auf.
Entscheidend für den erfolgreichen Launch der Mini-Kits war die Reduktion des Einbauraums um fast zwei Drittel gegenüber der 36er-Serie. Möglich wurde die Miniaturisierung durch die clevere Neuplatzierung von zentralen Bauteilen – wie den Hall-Sensoren für die Singleturn-Erfassung und dem 32-Bit-Mikro-prozessor für die Auswertung sämtlicher Signale – auf der Platine.
Garant für die Multiturn-Performance – die Versorgung der Zählelektronik im stromlosen Zustand – ist der Wiegand Sensor. Das kompakte Minikraftwerk, das auf eine Fingerkuppe passt und von Posital als SMD-bestückbares Energy Harvesting-Assembly in großen Stückzahlen gefertigt wird, ist die dominante Komponente auf der Platine der Mini-Kits. Herzstück ist der 15 mm lange Wiegand-Draht, der in eine Kupferspule eingebettet ist und auf das Magnetfeld des rotierenden Permanentmagneten reagiert. Kommt es zu Positionswechseln, erzeugt der haarfeine, speziell konditionierte Wiegand-Draht Spannungsimpulse – und das, anders als etwa bei einem Dynamo, unmittelbar und unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehbewegung.
Mit jeder 360°-Rotation des externen Magnetfeldes erfolgt die unmittelbare Ummagnetisierung des weich- und hartmagnetisch ausgelegten Wiegand-Drahts, Dies sorgt für einen Impuls, der sich in Energie umwandeln lässt. Die so erzeugten 190 nJ genügen, um die Zählelektronik ständig zu aktivieren. So können auch im stromlosen Zustand die Bewegungen der nachlaufenden Welle präzise erfasst werden – ganz ohne lästige Batterien.
Die Multiturn-Kits für Miniantriebe werden aktuell noch in Aachen gefertigt. Hier sind der F&E-Standort und das Kompetenz-Zentrum für Wiegand-Technologie, deren Nutzung und Erforschung bzw. Weiterentwicklung sich Posital seit mittlerweile gut 15 Jahren verschrieben hat. Die Nachfrage nach den neuen 22-mm-Kits ist so stark, dass aktuell der Switch von einer halb- auf eine voll automatische Fertigung ins Visier genommen wird. Ins Spiel kommt dabei das neue Fertigungswerk in Malaysia, das seit Frühjahr 2022 am Netz ist und auf die skalierbare Fertigung von Serienprodukten in hoher Stückzahl ausgelegt ist. (no)
Literatur
[1] Posital-Fraba GmbH, Köln: www.posital.de
[2] Maxon Motor AG, Sachseln/Schweiz: www.maxongroup.com