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Modulare Segmentmotoren – Entwicklung eines Antriebskonzepts für hohe Drehmomentanforderungen

Modulare Segmentmotoren – Entwicklung eines Antriebskonzepts für hohe Drehmomentanforderungen

Industrie 4.0 im Elektromaschinenbau beginnt zwingend mit der Modularisierung an der Produktbasis. Gelöst werden kann diese Aufgabe durch ein neues Konzept für einen segmentierten und damit skalierungsfähigen Sonderantrieb auf Basis einer hochmodernen Synchron-Reluktanzmaschine (SynRM) in Form einer modularen Ausführung als Baukastensystem für den Applikationsingenieur. Je nach Leistungsbedarf wird der Motor mit einem (Bild 02) oder mehreren Statorblöcken bestückt (Bild 03).

Industrie 4.0 ist ein derzeit oft bemühter Ansatz, um auch Produkte geringer Stückzahl im Rahmen einer industriellen Fertigung schnell, günstig und qualitativ hochwertig herstellen zu können. Triebfeder für den steigenden Bedarf stellt die heutig gewünschte Produktdiversifikation bis hinunter zu Losgröße 1 dar. Die klassische Antriebstechnik, die Basis nahezu aller heutigen Fertigungsprozesse und -anlagen ist, löst diese Aufgabe größtenteils mittels Variantenmanagement. Die Komponenten des Antriebstrangs (Bild 01), bestehend aus Umrichter, Elektromaschine, Kupplung und Getriebe, werden nach Leistung, Wellendurchmesser und Bauhöhe aus in Katalogen standardisierten Baugrößen und -formen konfiguriert und zu einem Antriebstrang zusammengesetzt. Die Variantenvielfalt und die damit verbundene Teilevielfalt und Produktkomplexität verursacht Kosten in vielen Unternehmensbereichen beim Hersteller der Produkte aber auch beim Anwender. Wird nun die Teilevielfalt durch eine weitere Produktdiversifikation gesteigert, sinken naturgemäß die Losgrößen und Skaleneffekte gehen verloren. Der Anwender von Elektromaschinen muss entweder die technologischen Vorgaben (Leistung, Achshöhe, usw.) der Elektromaschinenhersteller akzeptieren und adaptieren und damit die Gestaltung seiner Produkte in Elementen dem Antrieb unterordnen oder er muss einen teuren Sonderweg gehen. Speziell an die Anwendung angepasste Elektromaschinen müssen für jede Bauform, Auslastung, Leistungsklasse oder Drehmomentklasse und deren Nenndrehzahl neu ausgelegt werden. Dadurch werden ebenfalls Serieneffekte in erheblichem Umfang verschenkt. Damit mündet doch wieder jede Einzelstückproduktion im bekannten Bereich des klassischen Sondermaschinenbaus und damit in der Komplexitätsfalle, sowohl beim Hersteller wie auch beim Anwender.

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Quelle: RWTH Aachen

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