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Hoher Wirkungsgrad über breiten Verstellbereich

Hoher Wirkungsgrad über breiten Verstellbereich

Balance von Effizienz und Kosten

Die neue IE5+ Motorengeneration von Nord Drivesystems wurde mit besonderem Schwerpunkt auf den Einsatz in der Intralogistikbranche konzipiert. Die besonders energieeffizienten Synchronmotoren bieten einen konstant hohen Wirkungsgrad über den gesamten Verstellbereich, sind robust und kompakt und erweitern die Möglichkeiten des LogiDrive-Konzeptes hinsichtlich Betriebskostensenkung und Variantenreduzierung. Das Resultat: optimierte Performance und reduzierte Gesamtbetriebskosten.

Als einer der weltweit führenden Komplettanbieter elektrischer, mechanischer und elektronischer Antriebstechnik kennt Nord Drivesystems die Bedürfnisse der Branche genau und entwickelt und produziert skalierbare Antriebslösungen für alle Teilbereiche der Intralogistik. Große Intralogistikprojekte für Flughäfen oder Paketzentren müssen verschiedene konkurrierende Ansprüche unter einen Hut bringen. Nord Drivesystems setzt dabei für die Antriebstechnik auf einen umfassenden TCO-Ansatz (Total Cost of Ownership), der sowohl Systemintegratoren als auch Betreibern gerecht wird. Die Lebenszykluskosten von Antriebslösungen umfassen sämtliche anfallenden Kosten: von der Anschaffung über die Inbetriebnahme, Nutzung und Wartung bis hin zur Entsorgung. Die beiden größten Hebel zur TCO-Senkung bieten dabei der Energieverbrauch sowie die Anzahl der eingesetzten Antriebsvarianten. Zwischen den Ansätzen der Energieeffizienzoptimierung und der Variantenreduzierung besteht jedoch ein Zielkonflikt. Diese beiden Spannungsfelder optimal in Einklang zu bringen, gehört zu den besonderen Stärken von Nord Drivesystems.

Energieeffizienz und Varianten­reduzierung: Ein Widerspruch?

Konzipiert man eine Anlage mit Antrieben, die jeweils auf den energieeffizientesten Arbeitspunkt ausgelegt sind, so laufen die Motoren unabhängig von ihrer Effizienzklasse vergleichsweise energieeffizient. Im Gegenzug müssen hierfür aber über den gesamten Lebenszyklus der Anlage viele verschiedene Antriebs­varianten verwaltet und gewartet werden. Eine Variantenreduzierung hat genau das Gegenteil zum Ziel – nämlich die erforderlichen Drehmomente und Drehzahlen in einer Anlage mit so wenig verschiedenen Antriebsvarianten wie wirtschaftlich sinnvoll abzudecken. Eine Variante ist dabei eine Kombination aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter, die in unterschiedlichen Baugrößen und Übersetzungen vorkommen. Varianten können reduziert werden, indem für einen bestimmten Last- und Drehzahlbereich nur noch eine Getriebemotor- und Frequenzumrichter-Baugröße eingesetzt wird. Für kleinere Leistungsanforderungen oder andere Drehzahlbereiche kann diese Antriebseinheit dann, gesteuert durch den Frequenzumrichter, alle erforderlichen Betriebspunkte abdecken. Um diese Lösung wirtschaftlich zu betreiben, sind Motoren mit einem hohen, über den gesamten Arbeitsbereich möglichst konstanten Wirkungsgrad erforderlich. Eine Lösung: der neue IE5+ Motor von Nord Drivesystems.

Der energieeffiziente Permanentmagnet-Synchronmotor reduziert die Verluste im Vergleich mit der aktuellen IE4-Baureihe noch einmal erheblich und erzielt einen Wirkungsgrad, der deutlich oberhalb der Effizienzklasse IE5 liegt. Diesen hohen Wirkungsgrad erreicht der kompakte Motor über einen breiten Drehmoment­bereich und bietet damit auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen eine sehr gute Energieverbrauchsperformance. Darüber hinaus zeichnet sich die neue Motorserie laut Hersteller durch eine hohe Laufruhe, eine hohe Ausfallsicherheit sowie eine lange Lebensdauer aus. Die Antriebslösung für den Logistikbereich wird durch einen Nord-Frequenzumrichter entweder antriebsnah oder motorintegriert komplettiert.

 

Weniger Varianten, bessere Performance, geringere Kosten

Durch die hohe Effizienz bei konstantem Drehmoment über einen weiten Drehzahlbereich ist mit den neuen IE5+ Motoren eine
gezielte Variantenreduzierung möglich. In Kombination mit der guten Überlastfähigkeit der Synchronmotoren kann statt verschiedener Antriebsgrößen nur eine reduzierte Anzahl eingesetzt werden. Diese wenigen Antriebe werden dabei je nach Anforderung durch den Umrichter angepasst. Das Ziel ist, ein Optimum zwischen hohem Wirkungsgrad und möglichst geringer Anzahl an Varianten zu finden. Die Applikationsingenieure von Nord eruieren die optimale Anzahl an Antriebsvarianten daher für jedes Projekt akribisch und schneiden alle Lösungen passgenau auf die jeweilige Kundenanwendung sowie das individuelle Lastkollektiv zu.
Insbesondere für große Intralogistikinstallationen mit hunderten von Antriebseinheiten ergeben sich durch eine Reduzierung der eingesetzten Antriebsvarianten nennenswerte Vorteile wie eine Minimierung der administrativen Aufwände sowie die Verschlankung der Inbetriebnahme-, Logistik-, Lager- und Serviceprozesse. In Kombination mit dem hohen Wirkungsgrad lassen sich die Gesamtbetriebskosten (TCO) so erheblich senken.

Dynamische Leichtgewichte

Durch die optimierte Leistungsdichte lässt sich mit dem neuen IE5+ Motor gegenüber herkömmlichen Asynchronmotoren eine Platzersparnis von bis zu 40 % erzielen. Das bedeutet: Auf gleichem Bauraum kann ein leistungsstärkerer Motor mit höherer Energie-­effizienz eingebaut werden. Aufgrund der höheren Leistungsdichte ist ein IE5+ Synchronmotor, der ein Drehmoment von bis zu 4,8 Nm liefert, beispielsweise genauso groß wie ein bisheriger IE1-Motor mit 1,24 Nm. Dank des modularen skalierbaren Motordesigns sind außerdem drei Leistungsklassen in einem Gehäuse möglich, indem je nach Bedarf ein, zwei, oder drei Rotorpakete in ein einheitliches Gehäuse eingesetzt werden. Auch auf der Waage macht der neue Leistungsträger eine gute Figur. Durch effizienten Materialeinsatz sowie kompakten Bauraum erzielt der IE5+ Synchronmotor einen Gewichtsvorteil von über 50 % im Vergleich zu IE3-Asynchronmotoren im gleichen Leistungsbereich.
Weiteres Plus für Förderanlagen in Intralogistikanlagen oder in der Post-and-Parcel-Branche: Beim Anfahren und Beschleunigen des Motors ergibt sich durch sein geringeres Massenträgheitsmoment eine hohe Dynamik. Die Massenträgheit im Motor konnte im Vergleich zu den bisherigen IE4-Permanentmagnet-Synchronmotoren um 50 % und im Vergleich zu Standard-IE3-Asynchronmotoren um 80 % reduziert werden. Dadurch werden kürzere Rampenzeiten bzw. dynamischere Anwendungen möglich, was sich positiv auf die Durchlaufzeiten auswirkt.

Mehr Performance für LogiDrive-Konzept

Die standardisierten Getriebemotorvarianten der LogiDrive-
Systeme von Nord sind speziell auf die Intralogistik-, Paketlogistik und Flughafentechnik zugeschnitten und eignen sich besonders zur Variantenreduzierung. Die Antriebseinheiten mit Motoreffizienzklasse IE4 und Systemeffizienzklasse IES2 erreichen speziell im Teillast- und Teildrehzahlbereich exzellente Wirkungsgrade. Mit dem energieeffizienten IE5+ Permanentmagnet-Synchron-
motor der neuesten Generation, der noch einmal deutlich geringere Verluste als die aktuelle IE4-Baureihe aufweist, wird die Energieeffizienz jetzt noch besser. Er erreicht seinen hohen Wirkungsgrad, der teilweise deutlich oberhalb der Effizienzklasse IE5 liegt, über einen breiten Drehmomentbereich und ist damit besonders für Intralogistikanwendungen und den wirtschaftlichen Betrieb im Teillastbereich geeignet.

Dieser Fachbeitrag ist die Titelstory der antriebstechnik 11/2020

Quelle: Nord Drivesystems

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