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Elektroantriebe

Auswuchtoptimierte Konstruktion von Elektroankern

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Werden diese Merkmale nicht im Laufe der Konstruktionsphase des Rotors geklärt, laufen die Motorhersteller Gefahr, dass man am Ende der Fertigung einen Auswuchtvorgang benötigt, der bis dahin nicht in dem dann nötigen Umfang geplant war. Der Aufwand für einen solchen Auswuchtvorgang wird auf diese Weise unangenehm hoch ausfallen. Außerdem werden so eine Verzögerung des Fertigungsanlaufs, ein verschlechtertes Komfortverhalten sowie möglicherweise eine verringerte Lebensdauer begünstigt, weil Schwingungen und Akustikwerte über den erträglichen Grenzen liegen.

Warum gefügte Motoren ausgewuchtet werden müssen

Es gibt zwei grundsätzliche Konstruktionsprinzipien für Antriebe: mit asynchronen oder synchronen Maschinen. Die asynchronen Maschinen sind Läufer, die mit Wicklungen versehen sind, wobei die Wicklungen meist aus Aluminiumdruckguss hergestellt werden. Die synchronen Antriebe sind mit Permanentmagneten ausgestattet. Eine Herausforderung ist, dass ein Elektroanker als Baugruppe allerlei konstruktive Komponenten (darunter Läufer, Welle, Wicklungen und Lager) umfasst. Bei jeder Komponente tauchen geometrische Fehler im Millimeter- beziehungsweise Mikrometerbereich auf. Zwar fallen diese Abweichungen im Einzelnen gering aus, führen aber bei den beteiligten Massen zu ganz erheblichen Unwuchten. Das ist der Grund, warum jeder gefügte Rotor ausgewuchtet werden muss.

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Man könnte zumindest aus geometrischer Sicht optimal rotierende Anker ohne Unwucht produzieren. Das würde jedoch so kostenintensiv pro Rotor, dass ein Rotor mit derartiger Fertigungsqualität unwirtschaftlich zu fertigen wäre. Stattdessen ist das Auswuchten die wirtschaftlichere Lösung. Eine weitere Herausforderung für Hersteller besteht darin, mit den typenspezifischen Unterschieden in der Konstruktion, bei den Abmessungen und bei den verwendeten Werkstoffen zurechtzukommen.

Bei der Entwicklung neuer Elektroantriebe empfiehlt es sich, (Auswucht-)Experten wie das Consulting-Team von Schenck Rotec einzubeziehen, um gemeinsam jeden Elektroanker auswuchtgerecht zu optimieren. Das Auswuchten von Elektroankern beginnt im Augenblick der Konstruktion der Rotoren.

Zur Zeichnungsentstehung Ur-Unwucht abschätzen

Für die Konstruktion des Unwuchtausgleichs ist es erforderlich, dass man zum Zeitpunkt der Zeichnungsentstehung bereits abschätzen können muss, welche Ur-Unwucht entsteht. Diese Angaben sind nicht aus einem CAD-Modell zu entnehmen. Hier bedarf es einer eigenen Bewertung auf Basis der geometrischen Tolerierung, die aussagt, mit welchen Unwuchten tatsächlich in der Fertigung zu rechnen ist. Und genau dieser Punkt wird durch die Experten abgedeckt.

Das Consulting von Schenck Rotec bietet ein sogenanntes „Unwucht-Budget“: Auf Basis von Zeichnungen wird abgeschätzt, mit welcher Ur-Unwucht man in der Fertigung planen muss. Eine weitere Leistung besteht darin, die Rotoren als Prototypen (ohne funktionierende Elektroantriebe) auf deren Betriebsdrehzahl, Überdrehzahl sowie Schleuder- und Berstdrehzahl zu bringen. Die Rotoren drehen sich relativ schnell. Das führt zu unerwünschten Veränderungen des mechanischen Gefüges. Deswegen müssen die Rotoren nahe der Konstruktionsphase/Prototypenphase geprüft werden. In den Schleuderständen werden die Rotoren auf ihre Betriebsdrehzahl gebracht.

* Andreas Buschbeck ist Spezialist für Auswuchttechnik bei der Schenck Rotec GmbH in 64293 Darmstadt, Tel. (0 61 51) 32-16 35, buschbeck@schenck.net

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