Direktantriebe werden leistungsfähiger
Bild 05: Der Elektromotor SMG180 wurde für eine Studie umgebaut. Mit Capcooltech konnte das Drehmoment von 80 Nm auf 165 Nm er- höht und die Wicklungs- temperatur im Motor gleichzeitig um 40 °C gesenkt werden (Quelle: Dynamic E Flow)
Bild 06: Ein Spindelantrieb aktueller Bauart (Quelle: Dynamic E Flow)
Capcooltech lässt sich besonders gut in Torquemotoren integrieren (Bild 3, 4 und 5), welche die Rotationsachsen der Bearbeitungstische, beispielsweise in Fräszentren, direkt bewegen. Solche Antriebe stellen besonders hohe Anforderungen an das dauerhaft verfügbare Haltemoment, kleinen Bauraum, niedrigen Wärmeeintrag in das Maschinenbett sowie an die Regelung des Drehwinkels. Durch Implementierung der Hohlleiterkühlung konnte Dynamic E Flow nicht nur das dauerhaft abrufbare Drehmoment eines Torquemotors von ursprünglichen 595 Nm bis an die elektromagnetische Grenze von 1100 Nm steigern, sondern auch das Absinken des Haltemoments komplett eliminieren.
Aber auch Spindelantriebe, beispielsweise für Fräszentren, erfordern besonders hohe Drehzahlen und Leistungen. Im Zuge einer Studie wurde der Effekt von Capcooltech auf einen Spindelantrieb bis 250 kW Nennleistung untersucht (Bild 6). Die Spindel soll diese Leistung bei einer Drehzahl von 30.000 min−1 abgeben. In Folge der besonders hohen Drehzahl sieht sich die Mechanik einer solchen Maschine außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt. Um die Leistung dauerhaft zu erreichen muss ein konventioneller Motor für eine solche Anwendung axial vergleichsweise lang ausgelegt werden. Ein hoher Abstand zwischen den Wellenlagern sorgt bei einem solchen Design allerdings für eine zu niedrige Steifigkeit, sodass biegekritische Resonanzen auftreten können. In Hochpräzisionsanwendungen muss ein solcher Fall unter allen Umständen vermieden werden.
Dynamic E Flow konnte durch Einsatz von Hohlleitern und besonders hochwertigem Blechwerkstoff das elektromagnetische Potenzial der Maschine so weit steigern, dass die geforderte Leistung bereits mit einer aktiven Länge von 150 mm und einen weiterhin besonders großen Wellendurchmesser zur Verfügung steht (Bild 6). Die maximale Drehzahl von 30.000 min-1 wurde erzielt, ohne die Biegekritische Drehzahl zu erreichen. Die kurze Bauweise der Motorspindel in dieser Leistungsklasse führte nicht nur zu maschinen-dynamischen Verbesserungen, sondern auch zu Vorteilen bei der konstruktiven Gestaltung der Maschine. Eine solche Maschine kann, wie diese Studie zeigt, erst durch Capcooltech realisiert werden.
Literatur
- Dynamic E Flow GmbH, Valley.