Elektromotoren Was Innen- von Außenläufermotoren unterscheidet

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Bei EBM-Papst unterscheidet man zwei Motorbauarten: Die bürstenlosen Außenläufermotoren und die Innenläufermotoren. Welche konstruktiven Unterschiede es gibt und wann welche Bauart zum Einsatz kommt, erklärt Henry Sämisch.

Herr Sämisch, EBM-Papst bietet sowohl Innenläufer- als auch Außenläufermotoren an. Wie unterscheiden sich die beiden Bauarten?

Henry Sämisch: Die beiden bürstenlosen Motorbauarten unterscheiden sich konstruktiv grundsätzlich voneinander. Bei EBM-Papst bieten wir zum einen Innenläufermotoren der Baureihe ECI und zum anderen Außenläufermotoren der Baureihen VD/VDC.

Die Innenläufermotoren zeichnen sich durch geringeres Trägheitsmoment aus. Die Ursache ist in einem innenliegenden Rotor mit kleinem Durchmesser begründet. Daher sind dynamische Drehzahl- und Drehrichtungswechsel im Millisekunden-Bereich möglich. Aufgrund ausgesuchter Werkstoffe und optimierter Motorelektronik ist eine sehr hohe Leistungsdichte gewährleistet. Durch die zwei nutzbaren Wellenenden bieten Innenläufer zudem eine größere Vielseitigkeit für die Applikation, zusätzliche System- oder Funktionselemente wie Bremsen oder Encoder zur Drehzahlerfassung und Motorregelung können angebracht werden.

Bei den Außenläufermotoren dreht sich der glockenförmige Rotor um den feststehenden Stator. Die Erzeugung des Drehmoments findet dadurch in einem weiteren Abstand zur Drehachse statt. Des Weiteren weisen die Außenläufer ein deutlich höheres Trägheitsmoment des außenliegenden Rotors beziehungsweise Läufers auf. Die Motorwelle ist formschlüssig mit dem Rotor umlaufend. Der Motorflansch trägt in Verlängerung der Achse das bewickelte Statorpaket und die Elektronikplatine. Die Erfassung der Rotorlage erfolgt über Rotorlagegeber im Hauptfeld. Bei hohem Wirkungsgrad, also niedrigem Energieverbrauch und großer Motorleistung, überzeugen Außenläufer mit einem weit nutzbaren Drehzahlbereich und guten Regeleigenschaften. Hohe Drehmomentkonstanz und nahezu geräuschloser Lauf sind weitere Vorteile dieser Motoren.

In welchen Anwendungen machen welche Motoren Sinn – und warum?

Sämisch: Die Vorteile der ECI-Baureihe liegen im Bereich Dynamik und Leistung. Sie können vor allem in Anwendungen zur Formatverstellung in Produktionsmaschinen eingesetzt werden, die häufig ihre Position ändern müssen und sehr dynamisch sind. Zudem werden diese Antriebe in Kombination mit einem Getriebe zum Beispiel als Fahrantriebe für fahrerlose Transportsysteme eingesetzt.

Die Vorteile der VDC-Baureihe, welche in einer hohen Gleichlaufgüte und in einer sehr kompakten Bauform liegen, prädestinieren diese Motoren für den Einsatz als Antrieb für Pumpen, in Kleinstförderbändern oder Laborgeräten.

Beiden Motortypen ist gemein, dass sie durch ihren hohen Wirkungsgrad in mobilen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen eine begrenzte Akkuleistung zur Verfügung steht.

Warum bietet EBM-Papst diese beiden unterschiedlichen Motortypen an?

Sämisch: Beide Konzepte haben jeweils ein eigenständiges Leistungsprofil, das sich neben einer sehr differenzierten Motorcharakteristik auch in wirtschaftlicher Sicht unterscheidet.

Ein weiteres Differenzierungsmerkmal neben der Innen- und Außenläufer-Bauweise ist der prinzipielle Aufbau der Wicklung und der Motor-Aktivteile. Hierbei sind vor allem die Nutenzahl des Stators als auch die Polpaarzahl des Magnetrotors maßgeblich.

Was ist bei der Integration in den Antriebsstrang bei den beiden Motorbauarten zu beachten?

Sämisch: Beide Motortypen können, sofern sie mit unserer integrierten K4-Regelelektronik ausgestattet sind, mit der Parametrier-Software Drivestudio in Betrieb genommen werden. Die Regelelektronik umfasst die Funktionen Drehzahl-, Drehmoment- und Lageregelung der Antriebe.

Ist ein Parametersatz angelegt, so kann dieser bei beiden Motortypen Anwendung finden. Einen weiteren Unterschied gibt es in der hardwareseitigen Anbindung der Motoren. Der Innenläufermotor wird mit einen IP54-tauglichen-Kombikabel angesteuert. Hier sind Leistungs- und Signalleitungen in einem Kabel in zwei Längen verfügbar. Den Außenläufermotor gibt es mit einem festverbauten Kabelbaum.

Um den Ansprüchen einer modernen Maschinentopologie gerecht zu werden, gibt es die Innenläufermotoren auch mit einer integrierten Regelelektronik samt CAN-open-Schnittstelle (DS402). Diese K5-Elektronik kann mit der Software EP-Tools parametriert werden, die Möglichkeit einer freien Programmierbarkeit ist ebenfalls gegeben.

Vielen Dank, Herr Sämisch.

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Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal www.konstruktionspraxis.de

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