Altes Motorkonzept in neuem Gewand

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Ein britisches Unternehmen hat einen Induktionsmotor entwickelt, der auf dem Prinzip eines axialen Luftspalts basiert. Mit seiner ungewöhnlichen kompakten Form bietet
der Motor eine breite Palette von integrierten Lösungen für industrielle Anwendungsbereiche.
Ein britisches Unternehmen in der Nähe von Birmingham, Electrodrives Ltd, hat es gewagt, sich auf einem hart umkämpften Markt von seinen Konkurrenten abzuheben. Electrodrives hat 2 Millionen Pfund (5,85 Millionen Mark) in die Entwicklung und Konstruktion einer neuen automatisierten Fertigungsanlage für die Produktion eines ungewöhnlichen Elektromotors investiert, der sich bereits bewährt hat, weil er innovative Lösungen für industrielle Anwendungsbereiche anbietet.
     

Im ersten Jahr der Massenproduktion des Induktionsmotors mit axialem Luftspalt wurde die Konstruktion in eine Gebläseeinheit für Klimaanlagen eingebaut und in Tausenden von Exemplaren installiert. Weitere Anwendungen stehen bereits fest und sollen in einem Tempo von mindestens zwei pro Jahr auf den Markt gebracht werden, sagt Steve Hurley, technischer Leiter bei Electrodrives. Er hat auch das axiale Luftspaltkonzept entwickelt.
     

Dieser neue Induktionsmotortyp gibt nicht nur Electrodrives die Möglichkeit, sich im harten Wettbewerb mit anderen Konkurrenten von diesen zu unterscheiden, sondern auch den Konstrukteuren des Unternehmens die Gelegenheit, den Motor in verschiedene industrielle Anwendungsbereiche zu integrieren. Erstausrüster sind in zunehmendem Maße an einer stärkeren Integration von Schlüsselkomponenten in Maschinenkonstruktionen interessiert. Durch Integration lassen sich viele Vorteile erzielen. So können z.B. Bauteile eingespart, Gewicht und Kosten reduziert sowie maßgeschneiderte Lösungen für spezielle Konstruktionsprobleme des Kunden gefunden werden. Wie Hurley erklärt, ist einer der Vorteile der neuen Motorkonstruktion das kürzere Gehäuse. „Der Motor läßt sich auf diese Weise leichter verpacken, distribuieren und montieren. Außerdem ist die Kühlung einfacher und die Leistung höher.“
Flach wie ein Pfannkuchen
Konventionelle Induktionsmotoren dienen in zahlreichen Bereichen der Industrie als Antrieb; ihre Kurzschlußläuferbauweise gewährleistet eine höhere Betriebssicherheit als andere Motortypen. In der axialen Luftspaltversion ist das Prinzip das gleiche, nur die Form des Motors wurde radikal geändert. Hier sind Läufer und Ständer scheibenförmig und gleichen Pfannkuchen. Der Läufer befindet sich nicht im Ständergehäuse, sondern ist an der Außenseite angebracht. Der Magnetfluß passiert den engen Luftspalt, der die feststehenden und umlaufenden Teile des Motors voneinander trennt.
     

Genau hier liegt der Schlüssel für die industrielle Nutzung des Motors. Hurley erklärt, daß die Breite des Luftspalts von entscheidender Bedeutung ist. Er muß breit genug sein, um Läufer und Ständer voneinander getrennt zu halten, aber auch eng genug, um eine befriedigende Leistung sicherzustellen. Eine weitere wichtige Eigenschaft dieses Luftspalts ist, daß er bei einer Fertigungstoleranz von 0,025 Millimetern konstant über die gesamte Fläche sein muß, weil sonst die magnetische Flußdichte variiert mit der Folge, daß die Motorleistung nachläßt und das Motorgeräusch lauter wird. Auch beim Betrieb des Motors müssen die Toleranzen des Luftspalts eingehalten werden. Dies wird durch die von SKF gelieferte Lagerung erreicht.
     

Das Ergebnis der Entwicklungsarbeit ist ein flacherer Motor, der eine gewisse Ähnlichkeit mit dem von Cartoon-Zeichnern entworfenen Bild einer fliegenden Untertasse hat und Erstausrüstern sowie anderen Maschinenbauern neue Konstruktionsmöglichkeiten bietet. Die Länge des neuen Motors entspricht ungefähr einem Drittel der Länge eines konventionellen Induktionsmotors gleicher Leistung. Das Unternehmen ging das Projekt vorsichtig an.
     

Innerhalb der traditionellen Märkte ermittelte man zunächst vier größere Sektoren: Pumpen, Gebläse, Hebezeuge und Bohnermaschinen, von denen man glaubte, daß hier die axiale Luftspaltkonstruktion besondere Vorteile bringen würde. Nach Befragung einer Reihe von Kunden in diesen Marktsektoren wurden gemeinschaftliche Entwicklungsprojekte ins Leben gerufen. Eines der ersten Anwendungsprojekte war ein Gebläse für Klimaanlagen. Normalerweise werden Klimaanlagen auf ein Dach aufgesetzt.
Die neue Motorkonstruktion bietet dabei Gebläseherstellern die Möglichkeit, die Gesamthöhe entsprechend dem begrenzten Raum zu reduzieren. Electrodrives lieferte damit seinen Kunden ein zusätzliches Verkaufsargument auf diesem hart umkämpften Markt.
     

Wichtig war auch, daß es Hurley und seinem Team gelungen war, eine Lösung zu entwickeln, die den an traditionelle Induktionsmotoren geknüpften Erwartungen in bezug auf hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit entsprach. „Wir bieten hochwertige Produkte und einen erstklassigen Service an, um das Preisniveau aufrechtzuerhalten und Billigimporte abzuwehren“, meint Hurley. Die neue Motorkonstruktion mit axialem Luftspalt durchlief schließlich eine extrem harte Testreihe, wobei die Testbedingungen von den Kunden spezifiziert worden waren. Bisher hat der Motor die Erwartungen der Kunden übertroffen.
Wie Hurley abschließend sagt, ist das Know-how der Schlüssel: „Worum es geht, ist, sich von anderen zu unterscheiden und Kundenbeziehungen aufzubauen.“
Elaine Williams   

Technikredakteurin für Evolution

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