Synchronmotoren – Hohe Leistung bei minimaler Baugröße

Der 30 kW starke Synchronmotor MSP 112.4-30/9000 mit Wasserkühlung eignet sich mit seinen hohen Drehzahlen zum Beispiel für Prüfstandanwendungen, Zentrifugen und eventuell auch kleine Generatoren. GMN Paul Müller Industrie

„Jetzt ist die Konstruktion der Baureihe abgeschlossen“, sagt Joachim Schnüttgen, Technikleiter Elektrische Antriebe bei dem Nürnberger Familienunternehmen. „Die Synchronmotoren sind heute verfügbar – allerdings befinden wir noch in der Anlaufphase der Produktion.“ Das Besondere an unseren Motoren ist, dass sie „in sehr kleinem Bauraum dauerhaft eine hohe Antriebs-Performance“ aufweisen, fährt Schnüttgen fort. „Dabei können Sie aufgrund der genormten Anbaumaße nach DIN EN 50347 schnell an bestehende Anlagen angepasst werden und/oder als Ersatz für weniger leistungsfähige Maschinen eingesetzt werden.“ Die Motoren werden Ende November auf der Messe SPS IPC DRIVES in Nürnberg vorgestellt; auf der letztjährigen SPS zeigte der Hersteller einen erprobten Prototyp.

Motorenbau soll weiteres Standbein werden

Vor fünf Jahren hat das Unternehmen beschlossen, sein Wissen für die Weiterentwicklung von High-Speed-Elektroantrieben zu nutzen. GMN will so ein neues Geschäftsfeld als „ein weiteres Standbein“ aufbauen, erklärt Schnüttgen: mit den schnelldrehenden Antrieben werden nämlich auch andere Märkte als der Werkzeugmaschinenbau angesprochen. Dafür sieht Schnittgen das Unternehmen gut gerüstet: „Wir haben seit Jahrzehnten Erfahrung im Bau von Hochgeschwindigkeitsspindeln, Hochpräzisions-Kugellagern, Klemmkörperfreiläufen und berührungslosen Dichtungen. Somit können wir auf bewährte Motorkomponenten aus eigener Fertigung zurückgreifen – und haben damit sogar ein Alleinstellungsmerkmal.“

Synchronmotoren – Technik und Einsatzbereiche

Die High-Speed-Motoren mit Drehzahlen von 9.000 oder 12.000 min^-1 können als Direktantrieb oder als Antrieb von schnellrotierenden Maschinen sinnvoll eingesetzt werden – also wenn hohe Drehzahlen oder ein großer Drehzahl-Stellbereich benötigt wird. Solche Anforderungen gibt es beispielsweise in der Automobilbranche, im Werkzeugmaschinenbau oder auch in der Verfahrenstechnik. Ein weiteres Einsatzgebiet findet sich in der Luftfahrt, beispielsweise in Hilfsturbinen. Zu den möglichen Einsatzgebieten der Motoren sagt Schnüttgen: „Wir sehen dabei vor allem Anwender, die die Potenziale von Hochgeschwindigkeitsantrieben – hohe Effizienz, hohe Leistungsdichte und kleinste Einbauräume – nutzen möchten. Der Umstieg auf eine Direktantriebslösung mit unseren Synchronmotoren bietet sich immer dann an, wenn hohe Drehzahlen im Prozess gefordert werden und heute eine mechanisch aufwendige Lösung über Riementriebe und Getriebe genutzt wird.“ Neben dem Einsatz als schnelldrehender Direktantrieb sieht Schnüttgen auch Anwendungen, „die größere Radiallasten auf den Motor aufbringen“ und verweist dabei auf die „die robust ausgeführte Lagerung der Motoren“. Dies können also Riemenantriebe, Getriebe-, Rollen- und Walzenantriebe sein.

Auf der Messe zeigt der Hersteller den kompakten Synchronmotor MSP 112.4-30/9000 mit 30 kW und einem Drehmoment von 32 Nm (Bauart B35 gemäß IEC 60034-7 / IM 2001) bei einem Gewicht von 75 kg. Dieser ist mit der IEC-Baugröße 112 nur etwa ein Fünftel so groß wie ein klassischer Asynchronmotor mit gleicher Leistung und Luftkühlung. Die hohe Leistungsdichte beziehungsweise Motorleistung beruht auf der hohen Umlauffrequenz von 9.000 min^-1 (maximal 14.000 min^-1). Dazu kommt eine integrierte Wasserkühlung, die den Ausnutzungsgrad verbessert, einen dauerhaft sicheren Betrieb ermöglicht und die Umgebung vor Erhitzung schützt. Damit sind die vierpoligen Antriebe für thermisch sensible Anwendungen geeignet. Seltenerd-Magneten, hochwertige Motormaterialien, eine drehzahlfeste Lagerung und berührungslose Dichtungen runden den Antrieb ab. Die Medienzuführungen und Kabelgänge am Motor lassen sich zudem variabel gestalten. Die Schutzart ist IP 44.

„Der Umstieg auf unsere Motoren ist vor allem dann interessant, wenn hohe Drehzahlen gefordert sind und der Direktantrieb eine mechanisch aufwändige Lösung über Riementriebe und Getriebe ersetzen kann“, erklärt Joachim Schnüttgen, Technikleiter Elektrische Antriebe bei GMN Paul Müller Industrie. GMN Paul Müller Industrie

„Aus der gesamten MSP-Motorenbaureihe sehen wir diesen Motor als besonders vielversprechend an. Er besitzt genügend Leistung um Prüfstandanwendungen, Zentrifugen und eventuell auch kleine Generatoren zu bedienen“, sagt Schnüttgen. Für einen geringeren Leistungsbedarf hat der Hersteller 10-kW-Synchronmotoren mit einer Maximaldrehzahl bis 18.000 min^-1 im Bauprogramm. „In dieser Leistungsklasse existieren heute viele Antriebslösungen mit aufwändigen mechanischen Antriebsträngen, also Riemenantrieben und Getriebeanwendungen, die durch einen schnelldrehenden Direktantrieb ersetzt werden können“, fährt Schnüttgen fort. „Auch mobile Antriebe von kommunalen Fahrzeugen, Gabelstaplern und sonstigen elektrisch betriebenen Arbeitsgeräten liegen oft in diesem Leistungsbereich und sind daher mögliche Einsatzbereiche für diese Motoren.“

Kundenspezifische Motoren-Entwicklung

Der Hersteller GMN will sich jedoch nicht allein als ein Anbieter von standardisierten Motor-Baureihen sehen. Schnüttgen: „Wir bieten unserer Motoren-Know-How und unsere Motorenkomponenten für Systemanbieter auch in kundenspezifischer Form an. Das heißt: Wir können auch Partner zur Entwicklung kundenspezifischer Lösungen sein.“ Je nach Anwendung und weiteren Vorgaben seien „Drehzahlen bis zu 250.000 pro Minute und entsprechend kompakte Motoren denkbar“, sagt Schnüttgen. In der Anlaufphase der Synchronmotoren-Produktion gibt es allerdings noch längere Lieferzeiten. „Aus unserer Sicht sind daher vor allem Kunden interessant, die als Systemanbieter auftreten und diese Lieferzeiten einplanen können.“

SPS IPC DRIVES: Halle 3, Stand 618

(dw)