antriebstechnik 4/2018
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Kostenbasis<br />
Kostenbasis<br />
ELEKTROMOTOREN<br />
04<br />
Kostenvergleich eines 360°-Vollmotors bei konstantem<br />
Drehmoment, Drehzahl, Leistung<br />
05<br />
Kostenbewertung des Maschinendurchmessers und des<br />
Segmentwinkels<br />
2<br />
Vollmotor 360°<br />
2<br />
100 mm<br />
150 mm<br />
1.5<br />
1.5 D<br />
400 mm<br />
1<br />
1<br />
0.5<br />
0.5<br />
0<br />
200<br />
400 600<br />
Luftspaltdurchmesser in mm<br />
0<br />
45<br />
120 180 240 360<br />
Segmentwinkel in °<br />
06<br />
Einsatzgrenzen für den Segmentmotor, beispielhaft für<br />
4 kW<br />
07<br />
Bau- und Montagekonzept – segmentierter Einbaumotor<br />
30<br />
25<br />
20<br />
technologisch sinnvoll, 4 kW, – D=850, 60°<br />
wirtschaftliches Optimum<br />
4 kW – D=330 – 450, 180° – 120°<br />
360°<br />
1/3<br />
1/6<br />
1/9<br />
1/12<br />
i·M i<br />
15<br />
10<br />
4 kW, 1.500 U/min<br />
BG 112<br />
4 kW<br />
3.000 U/min<br />
BG 112<br />
5<br />
0<br />
0<br />
4 kW, 750 U/min<br />
BG 160<br />
0.5 1 1.5 2 2.5 3<br />
Verhältnis Länge zu Durchmesser<br />
mit steigendem Winkel teilweise auf. Abhängig vom Segmentwinkel<br />
α ergibt sich die Radialkraft zu:<br />
Für die Segmentwinkel von 60 bis 180° ergeben sich die in Tabelle<br />
01 dargestellten Faktoren x zur Ermittlung der jeweils wirksamen<br />
Luftspaltradialspannung und zur weiteren Berechnung der daraus<br />
resultierenden Radialkraft F r<br />
. Diese Radiallast wirkt zusätzlich zu<br />
den für den Motor anzusetzenden gewichts- und betriebsbedingten<br />
Axial- und Radiallasten auf die Lagerungen. In Tabelle 01 wird<br />
anhand einer heute üblichen Lagerung mit einem 6206-ZZ-C3 für<br />
zwei Segmentmotoren die Lagerlebensdauer unter Einwirkung dieser<br />
Lasten für fettgefüllte Lager in Stunden (h) angegeben.<br />
Die in den heute bekannten Baugrößen äquivalent verwendeten<br />
Lagergrößen erreichen eine ausreichende Lagerlebensdauer von<br />
über 35 000 bis 50 000 h und sind ohne weitere externe Lasten im<br />
Grunde überdimensioniert.<br />
Die bei Verwendung von nur einem Segment maximal entstehende<br />
zusätzliche Radiallast führt zu einer relevanten Erhöhung<br />
der Lagerbelastung. Bei den vom Konzept favorisierten höheren<br />
Durchmessern fallen die Radialbelastungen bedingt durch den<br />
Radius geringer aus (Tabelle 01). Die Radiallast trägt gerade bei<br />
Sonderanwendungen positiv zur Sicherstellung der benötigten<br />
Lagermindestlast bei. Der Einfluss auf die Lagerreibung kann<br />
energetisch vernachlässigt werden.<br />
Zusammenfassung der Bauausführung<br />
Folgende konstruktive Randwerte und Vorteile lassen sich anhand<br />
der geführten mechanischen Betrachtung für eine segmentierte<br />
Reluktanzmaschine aufzählen:<br />
<strong>antriebstechnik</strong> 4/<strong>2018</strong> 117