ebm

Snabb och enkel applikationsanpassning med EC-motorernas integrerade styrelektronik

En stark trend inom automation har hittills varit att använda komponenter med maximal flexibilitet som på olika sätt kan kombineras för att snabbt åstadkomma kund- och applikationsanpassade drivlösningar. Den utveckling som skett mot ”miniatyrisering” inom bland annat elektroniken gör det idag möjligt att ytterligare förenkla arbetet med att skräddarsy drivlösningar för olika applikationer. Det är genom att integrera styrelektroniken i elmotorer som kraven på att använda olika teknikkomponenter för att åstadkomma en viss lösning minskar. En tekniker behöver inte längre ha tillgång till ett antal olika elmotorer, med tillhörande komponenter, för att vara säker på att kunna utveckla en anpassad drivlösning. Med hjälp av integrerad styrelektronik går det istället att programmera ebm-papst kompakta elmotorer för att skapa en önskad profil på en viss drivlösning. Exempel på applikationsområden där denna möjlighet ger många fördelar är i drivlösningar för fordonsindustrin, logistik- och transportsystem, medicinteknik och textilindustrin.

I dagens allt mer avancerade automationslösningar ökar behovet av att elektroniskt kunna styra motorer både när det gäller varvtal, vridmoment och uteffekt. För att tillgodose det behovet har ebm-papst utvecklat elektronikmodulen K4 där hela styrsystemet har integrerats. Genom K4-modulen har användningsområdet för elektroniskt kommuterade elmotorer utökats betydligt. Där konventionella DC-motorer kräver en mekanisk anpassning för att motsvara kraven på en viss hastighet eller vridmoment, klarar en EC-motorer med K4-modulen att täcka in ett brett intervall utan några mekaniska anpassningar. Med det integrerade styrsystemet blir det med andra ord möjligt att fullt ut utnyttja potentialen i en motor samtidigt som höga krav på tillförlitlighet tillgodoses. En viktig fördel med de programmerbara motorerna är att det är lättare att integrera i många automationslösningar samtidigt som behovet av kabeldragningar reduceras. Även installationstiden kortas betydligt.

100% utnyttjande av motoreffekten
Utmärkande för ebm-papst EC-motorer är den robusta konstruktionen och deras förmåga att klara även extrema mekaniska och elektromagnetiska påfrestningar. Resultatet är att nya möjligheter öppnas till att skapa kraftfulla drivlösningar där motorernas maximal effekt verkligen utnyttjas. Tidigare har det annars varit vanligt att konventionella motorers hela effektområdet sällan använts. Detta förändras radikalt med den integrerade styrelektroniken K4 som gör det möjligt att övervaka en drivenhet och att till 100% utnyttja motoreffekten med de angivna parametrarna för en viss applikation. Fördelarna blir extra stora i applikationer där det ställs krav på att mycket snabbt gå från stillastående till fullt vridmoment, och där accelerationen måste vara snabb även vid tunga laster. Genom möjligheten till exakt styrning kan samma motor användas inom exempelvis textilindustrin där upplindning av tråd kräver variabel hastighet, och i applikationer där det krävs en automatisk förflyttning till förutbestämda positioner.

Fördelar med integrerade styrelektronik
Med ett flexibelt styrsystem blir det möjligt att skräddarsy en drivlösning exakt efter kraven i en viss applikation. Tre driftlägen är tillgängliga, under tiden som motorn är i drift, exempelvis positionering och vridmomentläge vilket innebär att beroendet av ett externt styrsystem minskar. Den fullt integrerade styrelektroniken erbjuder flera analoga och digitala in- och utgångar som kan konfigureras via ett RS485 gränssnitt.

En drivenhets funktion under drift kan även styras genom enkel övervakning av ett antal olika driftfaktorer exempelvis spänning, hastighet och temperatur. Detta förenklar för användarna som istället kan lägga mer tid på kan koncentrera sig på applikationsutveckling, samtidigt som man får bästa möjliga förutsättningar för att en drivlösning arbetar optimalt inom ett önskat arbetsområde. Dessutom minskar behovet av att ha tillgång till många olika drivenheter vilket annars är vanligt i miljöer med olika applikationer som ställer skiftande krav på drivlösningarna. Ytterligare en fördel är möjligheten att korrigera en drivenhets under drift. En drivenhet med den integrerade K4-modulen får därmed ett betydligt bredare användningsområde jämfört med konventionella lösningar. Konfigurationen för en viss applikation går snabbt via dator genom det användarvänliga och flexibla programmeringsverktyget ”Kickstart”. Antalet möjliga applikationer är närmast oändligt och nedan beskrivs två exempel.

Applikationsexempel: drivlösningar för styrsystem i arbetsfordon
Drivmotorer i styrsystem och kraftfulla oljepumpar är två exempel på hur ebm-papst drivlösningar används inom fordonsindustrin. Kraven på exakt och reproducerbar positionering i styrsystem för olika slags arbetsfordon är hög och detta gör att BLDC-motorn ECI 63.20-K4 med integrerad styrelektronik lämpar sig mycket väl som styrmotor. Ett fordons styrsystem kan förse ECI-motorn med information om en viss styrvinkel och drivenheten omvandlar sedan automatiskt dessa uppgifter så att man får den önskade styrningen. Eftersom den integrerade styrelektroniken i K4-modulen förarbetar den information som sänds från fordonets styrsystem förenklas arbetet för fordonets förare som helt kan koncentrera sig på att placera fordonet i korrekt position. Det finns också möjlighet att via ett analysverktyg övervaka olika parametrar som exempelvis spänning, position och hastighet. Konfigurationsverktyget gör det också möjligt att enkelt återanvända olika parametrar vilket betydligt minskar den tid som annars måste läggas på utveckling och testning. Endast ett fåtal musklick behövs för att snabbt ställa samman önskade funktionella sekvenser som sedan kan aktiveras via två digitala ingångar. Tack vare ECI-motorns kompakta format och kapacitet att klara stora överlaster blir det möjligt att bygga små och lätta styrenheter.

Applikationsexempel: drivlösningar för logistik- och transportsystem
Genom den kompakta designen och kapaciteten att klara stora överlaster lämpar sig ebm-papst elmotorer i ECI- och DVC-serierna i applikationer där utrymmet är begränsat samtidigt som de dynamiska kraven är höga. Ett bra exempel på en sådana applikation är den typ av avledningsenheter som styr hur gods förflyttas i komplexa logistik- och transportsystem. I detta applikationsexempel används en drivlösning baserad på motorn VDC-3-49.15-K4. Denna motor är endast 120 mm lång och 63 mm i diameter och trots det kompakta formatet innehåller den själva motorn, en planetväxel och K4-modulen med den integrerade styrelektroniken.
”Detta är ett bra exempel på hur våra kunder kan dra nytta av dels den kompakta designen, dels den enkla och snabba konfigureringen”, säger Dominik Hässler som är en av utvecklarna hos ebm-papst. ”Genom den integrerade styrelektroniken kan varje motor längs ett transportbanesystem enkelt programmeras för sin specifika uppgift. Detta optimerar logistiksystemet samtidigt som det kraftigt minskar behovet av att lagerhålla olika motorer samt reservdelar”.

Trots att VDC-motorn är så kompakt klarar den att transportera förpackningar på 50 kilo med en hastigheter på ungefär 1 m/s. Accelerationen som krävs för att distribuera eller avleda paket från ett transportband är cirka 2,5 m/s. Drivlösningen kan optimeras tack vare EC-motorns höga effekt och momentreglering samt den stora överlastningskapaciteten. Låga effektförluster och den kompakta motorkonstruktion förhindrar också att det uppstår problem med termiska effekterna vid höga transienta belastningstoppar.

Ett moduluppbyggt system med många komponenter samt programvara
Eftersom elektroniken bara kan utnyttjas inom det givna effektområdet för en viss motor är ebm-papst program med drivlösningar utformat som ett modulsystem med en mängd olika komponenter som exempelvis vinkelväxlar samt elektronikmoduler. När komponenterna kombineras skapas de bästa förutsättningarna för att skräddarsy en drivlösning till de specifika kraven i en viss applikation. Möjligheterna till exakt applikationsanpassning utökas dessutom av elektronikmodulen K4 som ger en exakt styrning och optimerar kapacitetsutnyttjandet hos varje EC-motor. Motorer finns med en uteffekt på upp till 400 W för de elektroniskt kommuterade innerrotormotorerna i ECI-serien, och med 120 W effekt för de elektroniskt kommuterade och kompakta ytterrotormotorerna i serien Variodrive.

Källa: Ebm papst

Relaterade artiklar

Atlas Copco slutför förvärvet av reservdels- och serviceverksamhet för vakuum i USA

Atlas Copco slutför förvärvet av reservdels- och serviceverksamhet för vakuum i USA

GÖRAN FELLDIN EFTERTRÄDER CLAES PETTERSSON SOM VD OCH CFO FÖR BOLAGET IMPACT COATINGS AB

GÖRAN FELLDIN EFTERTRÄDER CLAES PETTERSSON SOM VD OCH CFO FÖR BOLAGET IMPACT COATINGS AB

Gasisolerade ställverk (GIS) från ABB ska stärka elnätet i Singapore

Gasisolerade ställverk (GIS) från ABB ska stärka elnätet i Singapore

ABB tar hem order på 100 miljoner USD för att stärka kraftinfrastrukturen i Irak

ABB tar hem order på 100 miljoner USD för att stärka kraftinfrastrukturen i Irak