Bevor wir rahmenlose Motoren besprechen, werfen wir zunächst einen Blick auf die Komponenten, aus denen sie bestehen. Ein rahmenloser Motor besteht aus einer Statorbaugruppe und einer Rotorbaugruppe mit Permanentmagneten. Hall-Effekte können als Option angeboten werden, um Feedback bereitzustellen, wenn für die Anwendung kein Encoder ausgewählt wird. Der rahmenlose Motor enthält keine Welle, Lager oder Endkappen. Die Absicht besteht darin, den Motor direkt in die mechanische Struktur der Maschine zu integrieren (der Rotor ist direkt mit der rotierenden Welle der Maschine verbunden), was zu einem optimierten Design, reduziertem Platzbedarf und geringerem Maschinengewicht führt.

Vorteile rahmenloser Motoren

Der Leistungsvorteil eines rahmenloser Motor liegt in der erhöhten Festigkeit (Steifigkeit), die es bietet, wenn es in eine Maschine eingebaut wird. Es gibt keine mechanischen Elemente zwischen Motor und Last (Kupplungen, Riemen, Riemenscheiben usw.), sodass die dynamische Leistung verbessert wird. Die Trägheitsanpassung ist nicht so kritisch, da Motor und Last nun eine einzige träge Masse bilden. Da es außerdem keine mechanischen Verschleißteile gibt, wird die Lebensdauer des gesamten Systems erhöht und die Wartungskosten werden reduziert.

Dimensionierung eines rahmenlosen Motors

Die Dimensionierung eines rahmenlosen Motors ist die gleiche wie die Dimensionierung eines Gehäusemotors. Sie müssen Drehzahl und Drehmoment basierend auf Lastträgheit, Beschleunigung, Reibung usw. berechnen. Es scheint weitere Fragen zu geben, welche Wicklung aus den vielen Optionen zu wählen ist. Aus Erfahrung raten wir Ihnen, Ihre Drehzahlanforderung und die verfügbare Spannung des Motors zu berücksichtigen, um die erforderliche Spannungskonstante Ihres Motors (Ke/Vkrpm) zu ermitteln. Im Folgenden finden Sie ein Beispiel, wie Sie Ihre Ke schätzen können:

Gegeben:

• Erforderliche Drehzahl – 3.000 U/min 
• Spannung – 120 VAC (168 VDC vom Laufwerk) 
• Ungefähre Ke = Spannung/Geschwindigkeit (V/Krpm) = 168/3 = 56 V/Krpm

Normalerweise würden Sie einen Sicherheitsfaktor von 10 Prozent für etwaige Spannungsabfälle hinzufügen. Achten Sie also darauf, dass Sie nach der Auswahl einer geeigneten Rahmengröße, die Ihren Drehmomentanforderungen entspricht, nach einer Wicklung suchen, deren Ke nicht größer als 50 V/Krpm ist. Der Gesamtspannungsbedarf muss ebenfalls berücksichtigt werden und berücksichtigt den für die Anwendung erforderlichen Strom (Ampere), den Motorwiderstand und die gegenelektromotorische Kraft (BEMF) des Motors. Im Folgenden wird unser Beispiel fortgesetzt:

Gegeben:

• Erforderliche Drehzahl – 3.000 U/min 
• Erforderliches Drehmoment – 250 oz-in 
• Spannung – 168 VDC 
• Motor Ke – 50 V/Krpm 
• Motordrehmomentkonstante (Kt) – 60 oz-in/amp 
• Motorwiderstand – 2 Ohm 

Gesamtspannungsbedarf = IR+BEMF = (250/60 x 2) + 50 x 3 = 158 Volt, um Ihren Drehzahlbedarf zu decken. Die verfügbare Spannung beträgt 168 Volt, Ihre Auswahl scheint also bisher richtig zu sein.

Dieses Beispiel soll zeigen, wie Sie bei der Dimensionierung Ihres rahmenlosen Motors schneller die Auswahl der verfügbaren Wicklungen treffen können. Andere Faktoren müssen berücksichtigt werden, wie z. B. thermische Berechnungen, die die Wärmeableitung und die Verluste im Motorkern einbeziehen. Eine Überprüfung der Drehzahl-/Drehmomentkurve des Motors sollte alle Bedenken an diesem Punkt Ihrer Motorauswahl ausräumen.

Wo rahmenlose Motoren am besten funktionieren

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass rahmenlose Motoren eine ideale Lösung für Anwendungen wie Werkzeugmaschinen, Zentrifugen, Mischer, Wickler oder andere Anwendungen sind, bei denen mechanische Elemente zusätzliche Wartungskosten und erheblichen Platzverlust bedeuten. Parker bietet Rahmengrößen von 32 bis 254 mm Durchmesser mit Drehmomenten von 6,3 bis 13.000 oz-in und Drehzahlen von bis zu 50.000 U/min. Es sind verschiedene Wicklungen erhältlich, mit denen Sie Ihren Motor basierend auf Ihren Stromversorgungs- und Anwendungsanforderungen optimieren können.