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Düsseldorf, 15. März 2019

Innovation: Direktantrieb für einen Saumhaspel

Heutzutage werden größtenteils Antriebssysteme mit fremdbelüfteten Asynchronmotoren, Getrieben und mechanischen Bremsen verwendet. Dadurch ergeben sich einige Nachteile: Es werden relativ viele Bauteile mit einem entsprechend hohen Platzbedarf verbaut, die Energieeffizienz der Systeme ist gering und ist mit einem hohen Wartungsaufwand verbunden.

Für den Saumhaspel beim Kunden MMPZ-group hat die SMS group eine mechatronische Antriebslösung entwickelt, welche all diese Nachteile aufhebt.

Einen Schritt weiter gegangen

Ähnlich, wie bei Exzenterpressen der SMS group, kommen dabei permanent erregte Synchronmaschinen bzw. Torquemotore zum Einsatz. Ein Torquemotor zeichnet sich durch hohe Drehmomente bei kleinen Drehzahlen aus, sodass auf ein Getriebe verzichtet werden kann. Dies wird durch eine hohe Polpaarzahl des Motors erreicht, welche durch den Einsatz von Hochleistungspermanentmagneten auf dem Rotor gewährleistet wird. Dass die Torquemotore ihre industrielle Reife längst erreicht haben, lässt sich daran erkennen, dass diese Art von Antrieben schon seit Jahren als Standard für Werkzeugmaschinen gilt und in vielen unterschiedlichen Anwendungsfällen zum Einsatz kommt, ob als Schiffantriebe oder als Antriebe für die Grundstoffindustrie.

Bei der Anwendung im Anlagenbau ist die SMS group noch einen Schritt weiter gegangen und hat die „elektrotechnisch aktiven Teile“ in die ohnehin notwendige mechanische Konstruktion integriert. Somit entstand eine hocheffiziente, kompakte, mechatronische Maschine, bei welcher der Haspel etwa die Hälfte des Bauraums der herkömmlichen Lösung benötigt.

Der Vorteil dieser Anwendung  liegt darin, dass die bereits für den Wickeldorn vorhandenen Lager  ebenso als Motorlager genutzt werden können. Dafür wird der mit Magneten bestückte Rotor direkt auf die Haspeldornwelle montiert. Zwischen die vorhandenen Lagerschilde des Haspels wird der Motorstator, bestehend aus Blechpaket und Kupferwicklung, eingebaut. Dadurch entsteht eine kompakte energieeffiziente Maschine, welche sehr wartungsfreundlich ist:

  • ohne Zahnräder
  • ohne Getriebeschmierung
  • ohne Fremdkühlung
  • ohne mechanische Bremse
  • wesentlich weniger Lagern.

Neben dem ökologischen Aspekt durch die komplette Vermeidung von Getriebeöl und der Reduzierung der Lärmbelastung auf ca. 70dBA (früher über 85dBA) hat dieses Antriebkonzept einen besonders hohen Wirkungsgrad. Dieser ergibt sich durch Vermeidung von verlustreichen Umwandlungsstufen sowie durch Einsparung von Nebenaggregaten im Antriebssystem. Darüber hinaus arbeitet  ein permanenterregter Synchronmotor vom physikalischen/elektrotechnischen Prinzip her wesentlich effizienter als ein Asynchronmotor.

Herkömmliche Lösung vs. neue Lösung

Mit dem innovativen Direktantrieb der SMS group kann ein Gesamtwirkungsgrad der Maschine von 98% erreicht werden. Bereits während der Konstruktion wurde darauf geachtet, dass der Haspel sich gut warten und im Schadensfall gut reparieren lässt. So wurde die Wartung auf das Schmieren von zwei Wälzlagern reduziert. Ein weiterer Vorteil hat sich während der Tests gezeigt: Das regelungstechnische Verhalten des Direktantriebs ist wesentlich besser als bei einer Antriebslösung mit Asynchronmotoren. Somit hat sich die Lösung wegweisend für weitere Anwendungen etabliert und sichert den Kunden der SMS group viele Vorteile in Bezug auf geringe Aufwände für Wartung, Energieeffizienz und Umweltschutz ihrer Anlagen.