maxon EC frameless motor Technik − kurz und bündig
Programm − EC frameless flat − EC frameless DT − mit Hall-Sensoren − sensorlos
Bei den Frameless-Motorkits werden Rotor und Stator getrennt und ohne Lagerung und ohne Motorwelle geliefert. Erst beim Zusam- menbau der beiden Komponenten entsteht der fertige Motor. Eigenschaften der maxon EC frameless - Motoren − Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) als Direktantrieb − Hohe Lebensdauer − Drehmomentstark dank mehrpoligem Motordesign mit NdFeB-Permanent- magneten − Feststehende Wicklung mit Eisenkern und mehreren Zähnen pro Phase − Leichtes Rastmoment − Vom streng linearen Verhalten abweichende Kennlinien − Gute Wärmeabfuhr, hohe Überlastbarkeit − Sensor zur Temperaturüberwachung (NTC-Heissleiter) − Flache Bauweise für Platz sparende Integration in die Anwendung − Hohlwelle zur Durchführung von Kabeln, Vakuum, Licht usw. Eigenschaften des maxon EC frameless flat -Programms: − Hohe Drehmomente dank aussen liegendem, mehrpoligem Rotor − Drehzahlen bis 10 000 min -1 − Hallsensorsignale für einfache Drehzahl und Positionsregelungen nutzbar Eigenschaften des maxon EC frameless Dynamic Torque (DT) -Programms: − Höchste Dynamik dank innen liegendem, mehrpoligem Rotor − Mechanische Zeitkonstante unter einer Millisekunde − Hohe Drehmomentdichte − Drehzahlen bis 5000 min-1 − optionaler TSX MAG-Encoder mit zusätzlichen Kommutierungssignalen
1 Statorpaket 2 Wicklung 3 Rotor 4 Permanentmagnet 5 Print mit Hall-Sensoren
Elektronische Kommutierung Blockkommutierung mit Hall-Sensoren Die Rückmeldung der Rotorlage erfolgt durch drei im Motor eingebaute Hall-Sensoren oder durch den optionalen TSX-Encoder. Die um 120° versetzt angeordneten Hall-Sensoren liefern pro Umdrehung sechs verschiedene Schaltkombinationen. Die drei Teilwicklungen werden nun entsprechend den Sensorinfor- mationen in sechs verschiedenen Leitphasen bestromt. Strom- und Spannungsverlauf sind blockförmig. Die Schaltlage jeder elektroni- schen Kommutierung liegt um 30° versetzt zum jeweiligen Drehmoment-Scheitelpunkt. Eigenschaften der Blockkommutierung − Relativ einfache und kostengünstige Elektronik − Drehmomentrippel von 14% − Kontrollierter Anlauf − Hohe Anlaufmomente und Beschleunigungen möglich − Servoantriebe, Start-Stopp-Betrieb − Positionieraufgaben − Die Daten der maxon EC-Motoren werden mit Blockkommutierung ermittelt
Sinuskommutierung Sinuskommutierung oder feldorientierte Rege- lung (FOC) ist für die frameless EC-Motoren mit genuteter Wicklung prinzipiell möglich. Voraus- setzung ist, dass ein Encoder montiert werden kann. Der Hauptvorteil der Sinuskommutierung − der hohe Gleichlauf − kommt aber aufgrund des Rastmoments nur bedingt zur Geltung. Die hochauflösenden Signale eines Encoders werden in der Elektronik zur Erzeugung sinus- förmiger Motorströme verwendet. Die Ströme durch die drei Motorwicklungen sind abhängig von der Rotorlage und jeweils um 120° phasen- verschoben (Sinuskommutierung). Eigenschaften der Sinuskommutierung − Aufwendigere Elektronik − Benötigt einen Encoder − genaue, hochwertige Feldorientierte Regelung (FOC) − Ca. 5% höheres Dauerdrehmoment als bei Blockkommutierung − Hochdynamische Servoantriebe − Positionieraufgaben.
I Blockkommutierung Signalverlauf der Hall-Sensoren Leitphasen II III IV
Ströme in Sinus- und Blockkommutierung
sinusförmige Phasenströme
VI V
Hall-Sensor 1 Kommutierungswinkel
60 120 180 240 300 360
1 0 1 0 1 0
Hall-Sensor 2 Hall-Sensor 3 Angelegte Motorspannung (Phase-Phase)
blockförmige Phasenströme
Legende Der Kommutierungswinkel bezieht sich auf die Länge einer vollständigen Kommutierungs- sequenz (360°e). Die Länge eines Kommutie- rungsintervalls ist demnach 60°e. Die Rotorlage bezogen auf die Motorwelle ist für Motoren mit einem Polpaar identisch. Für Motoren mit zwei Polpaaren halbieren sich die Werte.
+
U U U
1-2
+
2-3
+
300° 0°
60° 120° 180° 240° 300°
3-1
Drehwinkel
68 Technik – kurz und bündig
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