Der Außenläufermotor aus dem Blickwinkel der Technikgeschichte Sorgt für Bewegung und frische Luft - KEM

Der Außenläufermotor aus dem Blickwinkel der Technikgeschichte

Sorgt für Bewegung und frische Luft

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Der hier vorgestellte Konzern ist mit über 2200 Mitarbeitern und einem Umsatz von mehr als 250 Millionen Euro eines der international führenden Unternehmen im Bereich der Luft- und Antriebstechnik. Eine zentrale Rolle im Programm dieses Anbieters nehmen Außenläufermotoren ein. Dieser Beitrag geht aus dem Blickwinkel der Historie auf einige interessante Entwicklungsstufen dieser Antriebe ein.

Bei Ziehl-Abegg befasst man sich schon seit fast einem Jahrhundert mit Spezialantrieben. Seit der ersten Konstruktionszeichnung eines Außenläufermotors von Emil Ziehl im Jahre 1897 hat sich viel geändert.

Zum damaligen Zeitpunkt war noch nicht abzusehen, welche Bedeutung dieses Antriebskonzept einmal erreichen wird. Es war Heinz Ziehl, der Anfang der 50er Jahre des letzten Jahrhunderts das Potenzial in der Idee seines Vaters erkannte und begann, das Konzept für den Einsatz in Ventilatoren weiter zu entwickeln. Der erste Ventilator mit Außenläufermotorantrieb trat seinen Siegeszug an.
Heute bietet das Produktspektrum Lösungen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche: Ventilatoren für Wärme- und Kältetechnik, Reinraum-, Agrar- und Bahntechnik. Hierbei stehen Axial- und Radialventilatoren im Durchmesserbereich von 120 bis 1250 mm zur Verfügung, die bis zu 120 000 m³ Luft/h de zu transportieren vermögen. Die dafür notwendige Regeltechnik wird – speziell abgestimmt auf den Anwendungsfall – vom Hersteller selbst entwickelt und produziert. Eine ständige Weiterentwicklung in den Bereichen Spannungssteuerung, Frequenzumrichter sowie EC-Technik ist der Garant dafür, technisch an der Spitze zu bleiben. Das umfangreiche Produktprogramm im Bereich Regeltechnik reicht hierbei von einfachen Spannungsstellern bis hin zu universell einsetzbaren Regelgeräten. Außerhalb der Lufttechnik werden die Motoren vorzugsweise in Anwendungen eingesetzt, in welchen es sinnvoll ist, die Drehbewegung direkt am Außenläufer abzugreifen. Typische Anwendungen sind beispielsweise Messerschneidsysteme, Schleifbandantriebe oder Radnabenantriebe.
Vorteile der AC-Technologie
Die AC-Außenläufermotoren verbinden in idealer Weise die Vorteile einer kompakten und Raum sparenden Bauart mit dem bewährten Antriebskonzept eines verschleißfreien Kurzschlussläufermotors. Lieferbar sind Drehstrom- bzw. Einphasenwechselstrommotoren in verschiedenen Polzahlen. Es sind Baugrößen im Leistungsbereich von 0,1 bis 7 kW und Bauarten für Flansch- bzw. Achsenbefestigung verfügbar. Fast alle Asynchron-Außenläufermotoren sind durch Spannungsabsenkung drehzahlsteuerbar. Damit sind sie geradezu prädestiniert für den Einsatz als Ventilatorantrieb.
AC-Motoren mit Kupferrotor
Die Rotoren werden hierbei mit einem neuartigen Druckgussverfahren hergestellt. Durch die wesentlich höhere Leitfähigkeit der Kupfer- gegenüber herkömmlichen Materialien wie Alumi- nium oder Silumin werden die Verluste im Rotor erheblich reduziert. Je nach Motorpolzahl werden damit um bis zu 16 Prozentpunkte höhere Wirkungsgrade als bei spannungssteuerbaren Asynchronmotoren mit weicher Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie bzw. um bis zu 9 Prozentpunkte höhere Wirkungsgrade im Vergleich zu Standard-Asynchronmotoren mit harter Kennlinie erreicht. Die neuen, hocheffizienten Motoren mit Kupferkäfigrotor ermöglichen daher wesentliche Einsparungen in der Energieaufnahme bzw. erhöhte Abgabeleistungen gegenüber konventionellen Asynchronmotoren bei gleicher Erwärmung.
Aspekte der EC-Technologie
1991 begann die Serienproduktion der EC-Technik. Diese Antriebe bestehen aus EC-Motoren und darauf abgestimmten EC-Controllern. Der EC-Motor ist ein kollektor- und bürstenloser Permanentmagnet erregter Gleichstrommotor in Außenläuferbauweise. Der EC-Controller kommutiert den Strom in den Motorwicklungen elektronisch und damit verschleißfrei. Darüber hinaus überwacht der EC-Controller den Motor und stellt Schnittstellen für eine einfache Steuerung des Antriebs zur Verfügung. Die Motoren sind auf kompakte Bauweise und hohen Wirkungsgrad in einem breiten Drehzahl-Drehmomentbereich hin optimiert. Zum Einsatz kommen beim Großteil der Motoren Magnetmaterialien mit höchster Energiedichte (Neodym-Eisen-Bor). Dies ermöglicht nicht nur einen verbesserten Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Konkurrenzprodukten sondern auch ein kleineres Bauvolumen bei gleicher Leistung. Lieferbar sind Motorbaugrößen im Leistungsbereich bis 6 kW mit passenden EC-Controllern. EC-Antriebe sind besonders geeignet, wenn ein hoher Wirkungsgrad bereits im Teillastbereich und bei reduzierten Drehzahlen, ein weiter Drehzahlstellbereich, Geräuscharmut, eine einfache Inbetriebnahme oder auch Wartungsfreiheit wichtige Auswahlkriterien sind.
Auch in der Antriebstechnik kommen die Vorteile des Außenläufermotors zum Tragen, besonders seine Platz sparende Integrierbarkeit in die Anwendung. Immer mehr konventionelle Getriebelösungen werden heute durch so genannte Direktantriebe/Torquemotoren ersetzt. Durch den Wegfall von Getriebe, Spindeln oder Riemen entstehen spielfreie Systeme, die neue Möglichkeiten eröffnen. Gerade bei Anwendungen, die dem Antrieb bezüglich Dynamik und Positionierung hohe Anforderungen abverlangen, sind diese Motoren optimal geeignet. Torquemotoren in Außenläuferausführung, bei denen der Stator im Inneren das ruhende Teil bildet und vom magnetbesetzten Läufer umschlossen wird, ermöglichen flache Bauformen bei hohem Drehmoment. Der „Zetasyn“ in flacher Außenläufer-Ausführung ist als Antrieb für eines der wichtigsten Verkehrsmittel zum Personentransport im Einsatz, dem Aufzug. Die zur Seiltraktion benötigte Treibscheibe wird direkt an den Rotor geflanscht, was eine sehr kompakte Konstruktion des Antriebs zulässt. Bei Modernisierungen kann der bisherige Maschinenraum für andere Zwecke genutzt werden, der Zetasyn ermöglicht den Aufbau eines MRL-Aufzugs (maschinenraumlos). Im Aufzugbereich beinhaltet dies den Antrieb mit Sicherheitsbremse und zugehöriger Regeltechnik, zur Notevakuierung bei Stromausfall ist eine auf das System abgestimmte Notstromversorgung erhältlich. Die Vorteile eines zuverlässigen Antriebspakets für einen Aufzug liegen auf der Hand.
Außenläufermotoren KEM 473
Portfolio Ziehl-Abegg KEM 474
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