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Leistung in neuen Dimensionen: Bürstenlose DC-Flachmotoren mit mehr Drehmoment

Die Anforderungen an Antriebe verändern sich, bei gleichen Abmessungen ist heute oft mehr Leistung gefragt. Um an die Grenzen des physikalisch Machbaren zu kommen für sehr kompakte, aber trotzdem extrem drehmomentstarke Motoren, spielen der Aufbau und Fertigung eine entscheidende Rolle.

Bürstenlose DC Flachmotoren-Serie BXT Bildquelle: © Faulhaber

Die Motoren kommen unter anderem in der Robotik, bei Prothesen oder in der Laborautomation zum Einsatz.

Hier hat Faulhaber angesetzt und auf Basis klassischer Außenläufer-Motoren die neue Motorfamilie BXT entwickelt. Dank Wicklungstechnik und optimierter Auslegung liefern die bürstenlosen DC-Servomotoren Drehmomente bis zu 134 mNm bei einem Durchmesser von 22 mm, 32 mm bzw. 42 mm. Da die Motoren in axialer Richtung nur 14 mm, 16 mm bzw. 21 mm kurz sind, lassen sie sich auch bei platzkritischen Applikationen einfach unterbringen.

Mit den drei Baugrößen sind unterschiedliche Antriebsaufgaben lösbar. Bei einer Unterarm-Prothese bieten sich beispielsweise der kleine Motor für die Hand und der mittlere Motor für den Ellenbogen an. Weiterhin finden sich Einsatzmöglichkeiten bei Robotergreifern, in der industriellen Automation, in humanoiden Robotern und selbst in der Biorobotik für  motorisierte – also kraftunterstützende – Hand-Exoskelette kommen die kleinen Kompaktantriebe infrage.

Weitere potentielle Einsatzfelder sind zum Beispiel Dialysegeräte und medizinische Pumpen. Durch den hohen Kupferfüllfaktor und die Auslegung der Polschuhe ist das Magnetfeld stark und das Rastmoment nur sehr klein. Die Motoren liefern eine Dauerleistung von bis zu 100 W. Kundenspezifische Modifikationen an der elektrischen und der mechanischen Schnittstelle der Motoren sind verfügbar.

Die Motoren haben standardmäßig Einzellitzen und bieten damit eine flexible elektrische Schnittstelle für verschiedenste Anwendungen. Weiterhin gibt es ein Steckerkonzept zum Anschluss von Steuerungen. Die Baureihe ist ausgelegt für Drehzahlbereiche bis 10.000 U/min und lässt sich mit verschiedenen Getrieben, Encodern, Bremsen und Steuerungen kombinieren.

Mit und ohne Gehäuse erhältlich

Die Motoren sind standardmäßig mit digitalen Hallsensoren ausgestattet. Sie werden mit oder ohne Gehäuse angeboten. Die ungehäusten Ausführungen BXT R würden sich besonders für drehzahlgeregelte Anwendungen empfehlen, in welchen hohen Leistungen umgesetzt werden, da die Wärme in den ungehäusten Ausführungen optimal abgeführt wird. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass der Rotor in der Anwendung frei drehen kann. Die gehäusten Ausführungen BXT H empfehlen sich laut Hersteller besonders für Positionieranwendungen, da sie mit einer Vielzahl optischer und magnetischer Encoder kombiniert werden können. Die Gehäuse der BXT H dienen als Schutz vor Berühren und vor Schmutz, sie sind durchmesserkonform und damit genauso wie die ungehäusten Motoren BXT R sehr kompakt.

Das Wichtigste sei jedoch das »Herz« der neuen Motoren: die elektromagnetische Auslegung von Stator und Rotor. Mit 14 NdFeB-Einzelmagneten auf dem Rotor und 12 Zähnen auf dem Stator treffen bewährte Technologien auf eine innovative Wickeltechnik. Der Kupferfüllfaktor im aktiven Teil der Wicklung ist bemerkenswert hoch, gleichzeitig sei der Platzverbrauch durch das Verlegen der Drähte auf ein Minimum reduziert.

Im »Herz« drehmomentstarken Motoren Bildquelle: © Faulhaber

Im »Herz« drehmomentstarken Motoren