Eine Publikation der Binkert Medien AG
Mit integrierter Elektronik auf die Überholspur : Ausgabe 01/2013, 13.04.2013

Antriebsregelung bis zum Stillstand

Mit dem innovativen Antrieb ECI 63.xx K4 lassen sich verschiedenste Antriebsvarianten realisieren. Er besitzt eine integrierte Regelelektronik mit mehreren analogen und digitalen I/O – und er ist parametrierbar über eine RS 485-Schnittstelle. Damit lässt sich der Antrieb besonders flexibel regeln und den unterschiedlichsten Anwendungen anpassen.

Branchenkenner verbinden, historisch betrachtet, mit dem Namen ebm-papst eher Lüfterlösungen. In den letzten Jahrzehnten hat sich das Unternehmen aber auch einen Namen im Bereich der Antriebstechnik erarbeitet. Es produziert seit über vierzig Jahren bürstenlose Lüfter. Die Erfahrung mit dieser Technik liess sich auch für die bürstenlosen Motoren nutzen. Die Kompetenz in diesem Bereich zeigt sich auch in der Elektronik und Software. Der jüngste Motorspross, der bürstenlose Innenläufermotor ECI 63 mit integrierter Regelelektronik K4, ist Teil der Offensive im Antriebsbereich des Herstellers.

Die bürstenlose Technik bleibt im Fokus

Dass damit auch der Ausbau des Produkt-sortiments des Herstellers einhergeht, versteht sich fast von selbst. Fokussiert auf den Leistungsbereich, soll es aber fürs Erste noch bei 10 bis 750 W bleiben. Wenn man sich zukünftig aber verstärkt in der Automatisierungstechnik engagiert, bleibt ein Ausbau der Leistung nach oben unvermeidbar. Im Motorenbereich bleibt bei Produktentwicklungen auch künftig die bürstenlose Technik im Fokus. Das Unternehmen ist auch bei den Bürstenmotoren sehr gut aufgestellt, aber die weitere strategische Ausbauphase soll von den bürstenlosen Motoren im Bereich der Aussenläufer- und Innenläufermotoren geprägt sein.

Da sind einmal die Innenläufermotoren ECI 42 mit 42 mm Aussendurchmesser, neu ist der ECI 63 mit 63 mm Durchmesser. Das sind die Kernmotoren, auf denen das Unternehmen seine Systeme aufbaut. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es auch noch die Grössen 32, 52 und 80 gibt.

Mit «Motoren» ist ein kompaktes, umfangreiches Antriebssystem gemeint, denn damit sind – nebst dem eigentlichen Motor – auch Komponenten wie Elektronik, Getriebe, Geber und Bremse inbegriffen. Hier kommt der Forschungs- und Produktionsvorteil des Zusammenwirkens der drei Geschäftsbereiche «industrielle Antriebstechnik», «industrielle Lufttechnik» und «Automobilindustrie» des Motorspezialisten zum Tragen. Zusammen mit dem Automotivbereich können diese Sparten auf die gleichen Aktivteile zurückgreifen.

Mit Aktivteilen bezeichnet man den Stator und den Rotor. Ziel war, diese leistungs- und kostentechnisch weitgehend optimal auszulegen, wobei die Aktivteile das Herzstück bilden. So gesehen erweitert ebm-papst das System mit den bürstenlosen Innenläufermotoren modular.

Stator und Rotor sind beim Motor Aktivteile

Und genau hier kommt nun der neue dynamische EC-Motor mit integrierter Regelelektronik ins Spiel. Der elektronisch kommutierte Innenläufermotor der Baugrösse 63 (ECI 63) in Kombination mit einer integrierten Steuerung K4 erweitert die Auswahlpalette für den Anwender bei der Kombination von Modulen ganz wesentlich. Die Steuerung beinhaltet eine kompakte, sinuskommutierte Leistungsendstufe und kann den Motor mittels feldorientierter Regelung bis zum Stillstand betreiben.

Ausserdem bietet sie mehrere analoge und digitale I/O-Schnittstellen für Drehzahl- und Positionsregler. Halteregler mit Drehmomentbegrenzung über Strombegrenzung und für schnelle Wechsel zwischen unterschiedlichen, vordefinierten Betriebszuständen sind inbegriffen. Obendrein bieten sie die Gelegenheit zur einfachen Parametrierung und zum Firmware-Download mittels einer seriellen RS 485-Schnittstelle.

Die Motoren gibt es je nach Leistungsanforderung von 150 bis 400 W in drei Varianten mit Paketlängen von 20, 40 und 60 mm. Der Motorwirkungsgrad liegt bei rund 90 Prozent. Getriebe-, Brems- und Gebermodule vervollständigen den Baukasten. Je nach Baulänge sind Spannungsvarianten zwischen 24 und 48 V vorgesehen.

Die unterschiedlichen K-Klassen der Antriebe

Modular ist bei dem Motorenhersteller auch die Elektronik, gekennzeichnet durch die sogenannten K-Klassen. Hier gilt beim Hersteller, je höher die Ziffer, desto grösser der Funk- tionsumfang. Dabei bedeuten:

  • K1: Motor mit Rotorlagegeber; Motor für externe Kommutierung; Funktion: Erfassung der Rotorlage
  • K3: Motor mit Motorcontrol-Basisausstattung; Motor blockkommutiert; Funktion: Drehzahlregler, Sicherheitsfunktionen, digitale und analoge I/O
  • K4: Motor mit erweiterter Motorcontrol-Basisausstattung; Motor sinuskommutiert mit feldorientierter Regelung bis n=0; Funktion: Drehzahl- und Drehmomentregler
  • K5: Motor mit erweiterter Motorcontrol; Motor sinuskommutiert mit feldorientierter Regelung bis n=0; Funktion: Strom-, Drehzahl-, Positionsregler, erweiterte Sicherheitsfunktionen, Bussystem beispielsweise CANopen, programmierbarer Phyton- Interpreter, einfache SPS-Funktionalitäten, Firmware-Download

Fazit

Der Einsatz des «kleinen Genies» vom deutschen Motoren- und Lüfterhersteller ist vielschichtig: industrielle Automatisierung, Intralogistiksysteme, Medizintechnik, Gebäudeautomation und Textiltechnik. Der innovative Hersteller ebm-papst bietet neben der Neuheit auch Alternativen zu anderen Motorkonzepten an.

Infoservice


ebm-papst AG
Rütisbergstrasse 1, 8156 Oberhasli
Tel. 044 732 20 70, Fax 044 732 20 77
verkauf@ebmpapst.ch, www.ebmpapst.ch



Der elektrisch kommutierte Innenläufermotor ECI 63 in Kombination mit der integrierten Steuerung K4


Das Antriebsprinzip im groben Überblick


Vielseitig: Die anwenderfreundliche Parametrier- und Regelbarkeit durch die intelligente Software «Kickstart»


Anwendungsbereiche der ECI 63-K4 sind beispielsweise in Druckmaschinen


ECI 63 mit Schneckengetriebe: Motor-Getriebe-Kombinationen lassen sich für die Anwendung optimieren

ECI 63.xx K4 im Überblick

  • Antrieb mit komplett integrierter 4Q-Betriebs- und Regelelektronik K4
  • Drehzahl-, Positionier- oder Drehmomentmodus möglich
  • Auswahl der Betriebsmodi und Parametrierung über RS 485
  • Umfangreiche Schnittstelle mit diversen Ein- und Ausgängen
  • Freischaltung der Endstufe über digitalen Eingang
  • Integrierter Bremschopper
  • Drehzahlsollwerte von n=0 mit Haltemoment bis 5000 min–1 möglich
  • Feldorientierte Regelung
  • Hohe Schutzart IP 54, 15-poliger-Anschlussstecker
  • Anwenderfreundliche Parametrierung über PC-Software «Kickstart» möglich