Pagina 15 van: Aandrijftechniek – nummer 7 – 2018
15
>
T
en aanzien van de ontwikkeling van torque-
motoren kunnen vier kernpunten – vaak in
combinatie met elkaar – worden vastgesteld:
hogere systeemnauwkeurigheid, verbeterde
dynamiek, grotere koppeldichtheid en een bre-
der toerentalspectrum. De juiste keuze van het motortype
alleen is echter nog niet voldoende om te voldoen aan de
eisen van de high-end machinebouw.
Nauwkeurigheid directe aandrijvingen
De systeemnauwkeurigheid van de torque-aandrijving wordt
bepaald door de lagering van de rotor, het meetsysteem en de
meetresolutie, de besturing c.q. motorregeling en de motor zelf.
De motor beïnvloedt de systeemnauwkeurigheid, doordat deze
door zijn specifi eke opbouw uit spoelen, magneten en ijzer –
oftewel zijn topologie – ongewenste krachten en temperatuur-
gradiënten induceert in het massa-veersysteem ‘rotorlagering’.
Tot de stoorkrachten behoren onder meer de cogging (door
reluctantie veroorzaakte vergrendelkrachten, stroomloos) en
de actieve lastpulsatie (gevoed). Zij hebben effect op het koppel
en beïnvloeden met name de gelijkloop van de motor. Verder
werken aanhaalkrachten in radiale richting, die elkaar door de
verschillende polentallen van de stator en de rotor en de aanwe-
zige systeemfouten niet volledig opheffen. Dit heeft tot gevolg
dat een hieruit resulterende radiale kracht – in grootte en richting
boven de draaiingshoek ook nog veranderlijk – op de rotor werkt.
Deze pulserende stoorkracht zorgt voor een minimale kanteling
van de draaias en een extra impuls voor het motormechanisme,
en veroorzaakt bij hoge toerentallen hoor- en voelbare trillingen.
Welke constructieve mogelijkheden zijn er om de systeemnauw-
keurigheid van de desbetreffende applicatie individueel aan te
passen?
Luchtspleetwikkelingen
Voor aandrijvingen met een zeer grote positioneernauw-
keurigheid en baanvastheid gebruikt Schaeffl er onder meer tor-
quemotoren met luchtspleetwikkelingen. Zoals de benaming al
suggereert, is deze motorwikkeling aangebracht in de magne-
tische luchtspleet tussen stator en rotor. De stator bestaat uit
een doorlopende buitenring en daarop aangebrachte koperen
spoelen, waardoor de magneten in een gesloten ijzeren ring rote-
ren. Zodoende is ook geen sprake van ‘cogging’ die we kennen
van motoren met vertandingen. Motoren met luchtspleetwik-
kelingen induceren slechts zeer geringe storingen in de mecha-
nische structuur en de besturing. In de statorring worden echter
wervelstromen opgewekt die leiden tot verwarming en hierdoor
het toerental begrenzen.
Het koppelrendement is vanwege de relatief grote luchtspleet
kleiner dan bij motoren met vertandingen. Dit motortype – bij
Schaeffl er zijn dat de series RMK (coaxiaal, binnen- of buitenloper)
en RMF (schijfrotor) – wordt gekenmerkt door een uitstekende
gelijkloop en een bijzonder rustige loop. De wikkelingen van de
RMK- en RMF-motoren zijn kernloos uitgevoerd, waardoor zeer
kleine tijdconstanten van circa een milliseconde worden gerea-
liseerd. Door de zeer hoge stroomstijgsnelheden die hiervan het
gevolg zijn, zijn deze motoren uitstekend dynamisch regelbaar
en waarborgen een zeer hoge baanvastheid.
Groot koppel bij laag toerental
Veelpolige, synchrone servomotoren met vertandingen en
tandspoelwikkelingen, oftewel de typische torquemotoren,
worden in principe gekenmerkt door een groot koppel bij een
laag toerental. De toerentalbegrenzing is een gevolg van de rela-
tief grote actieve verwarming van de meestal ongekoelde rotors.
Zij worden verwarmd door de pulserende magneetvelden en de
wervelstromen die hierdoor ontstaan. Het effect neemt evenredig
Invloed van de
motortopologie, de
soort wikkeling en
het ontwerp hiervan
op de rotorverliezen
(ijzer en magneten)
afhankelijk van het
toerental respectievelijk
aanstuurfrequentie
Invloed van de
motortopologie, de
soort wikkeling en
het ontwerp hiervan
op het toerental- en
koppelbereik van
torquemotoren
14-15-16-17_schaeffler.indd 15 17-10-18 17:03