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Juni 2008
Warum eigentlich bürstenlos??
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Scheibenmotortechnologie
Die in der Branche unter vielfältigen Namen bekannte Flachmotortechnologie ist heute genauso von Bedeutung wie bei ihrer erstmaligen Konzipierung in den späten 60er Jahren. Ursprünglich zur geschmeidigen Magnetbandabspulung in der aufkommenden Computerindustrie gedacht, hat die „Pfannkuchentechnologie“ mit ihren unbestrittenen Vorteilen gegenüber konventioneller Technik in einer Vielfalt von Applikationen Einzug gehalten.
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Interne Konstruktion
Das Flacharmaturdesign besteht im wesentlichen aus einer eisenlosen Scheibe mit aus Kupferblech gestanzten Windungen, geformt auf nichtmagnetische Scheibenisolatoren. Die Bürsten gehen über zwei oder mehr Punkte um einen Bahn durch das Kupfer und damit ein Magnetfeld zu bilden, das zusammen mit den permanenten Magneten eine Wechselwirkung und somit Bewegung erzeugt.
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Langes Bürstenleben
Das eisenlose Design der Flacharmatur bedeutet, dass es praktisch keine Inkuktanz gibt. Dank dieser Eigenschaft findet keine funkenschlagende Energieentladung durch die Bürsten statt, wenn das Magnetfeld zusammenbricht. Daraus ergeben sich gleich zwei Vorteile der Flacharmatur; nämlich sehr gute EMV-Eigenschaften – von wesentlicher Bedeutung bei den meisten heutigen Anwendungen – wie auch minimalste Abnützung der Bürsten, da Funkenschlag und nicht Reibung den grössten Abnutzungsfaktor bei den Bürsten darstellt. In manchen Anwendungen hat PML über 10,000 Betriebsstunden bei einem Hochvolumen-Produkt erzielt.
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Perfekte Laufruhe
Wirken die permanenten Magnete und die Eisenlaminierungen aufeinander ein und erzeugen somit eine „bevorzugte Position“ (= cogging). Dadurch entsteht Welligkeit des Drehmoments, während dessen das auf eine Last einwirkende Drehmoment relativ zur Rotorposition ansteigt bzw. abfällt. Diese Laufunruhen können bei sensiblen Anwendungen durchaus ernst zu nehmende Schwierigkeiten mit sich bringen. Der Scheibenmotor besitzt keine solche Eisenlaminierungen und hat somit auch keine bevorzugten Positionen, womit die so verursachte Welligkeit eliminiert wird und der Motor Umdrehungen in perfekter Laufruhe leistet.
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Hohe Drehzahlen, sofortiges Drehmoment
In herkömmlichen DC Permanentmagnet-Motoren steigen interne Verluste mit der Drehzahl. Diese Verluste sind durch Induktanz und damit durch Funkenschläge bedingt. Das bedeutet, dass sich der Motor einen Teil des erzeugten Drehmoments zu Nutze machen muss, um die eigene Rotation aufrecht zu erhalten. Dieses verlorene Drehmoment steht für die eigentliche Anwendung natürlich nicht mehr zur Verfügung. Überdies können bei einem solchen Motor Unregelmässigkeiten bei hohen Drehzahlen auftreten. Die minimale Induktanz des Scheibenmotors hält diese Verluste äusserst, sodass für die Anwendung bei hoher Drehzahl ein viel effektiveres Drehmoment zur Verfügung steht. Zudem vermag der Scheibenmotor im Gegensatz zum konventionellen Motor, bei dem die Induktanz einen negativen Einfluss auf die anfängliche Drehmomenterzeugung nimmt, das maximale Drehmoment in einem Bruchteil der Zeit zu erreichen.
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Schlankes Profil
Ein Flachmotor mit Neodym-Magneten produziert bis zu 3Nm (ohne Getriebe). Raffiniert ist jedoch, dass die Motorlänge ab Montagefläche nur gerade 4.5 cm beträgt! Dadurch müssen Ingenieure beim Design eines Maschineninnenraums nicht mehr darauf achten, den durch einen langen konventionellen Permanentmagnetmotor entstehenden Raum irgendwie zu füllen, und können somit die Gestaltung der Maschine entsprechend optimieren.
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Erhöhtes Drehmoment auf Abruf
Für schnelle Beschleunigung und Verlangsamung wird üblicherweise ein erhöhtes Drehmoment benötigt. Um dieses zusätzliche Drehmoment zu erreichen wird Spitzenstrom in den Motor gespeist. Bei einem eisenbasierten Motordesign kann das Magnetfeld der Armatur auf die permanenten Magnete einwirken und diese entmagnetisieren. Wegen diesem Effekt sind Spitzesnströme auf ungefähr das 2- bis 3-fache des Dauerstroms begrenzt. Mit der nichtmagnetischen Flacharmatur und dem axialen Magnetfeld ist dieses Problem praktisch inexistent. Die meisten Flacharmatur-Motoren können Spitzenströme bis zum 10-fachen des Dauerstromwertes aufnehmen.
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Magnete
Flacharmatur-Motoren sind in Standard-Ferrit, AlNiCo und NeFeB (seltene Erden) Ausführungen erhältlich. Jedes Modell bietet seine eigenen Vorteile betreffend Drehzahl, Drehmoment und Temperaturstabilität.
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Ausführungsoptionen
Die meisten Hersteller von Flachmotoren bieten auch sondergefertigte Wellen, Doppelarmaturkonfigurationen, integrierte Tachometer, Encoderanschlüsse oder bereits mit Encodern ausgestattete Motoren an. Zudem sind auch eineVielfalt an Armaturkonfigurationen und Durchmessern, Getrieben, Scheiben, sowie Umwelt- und EMV-Schutz verfügbar.
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Empfohlene Anwendungen:
- Kühlventilatoren
- Verarbeitende Industrie
- Automotive
- Robotik/Automation
- Zugfestigkeitsprüfung
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- Generatoren
- Instrumentation
- Filmverarbeitung
- Biomedizin
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