Informationen zu Benutzerbedürfnissen werden in Fortschrittliche Motorarchitektur verwandelt

Informationen zu Benutzerbedürfnissen werden in Fortschrittliche Motorarchitektur verwandelt

Bei der Auslegung von Miniaturmotoren müssen Anwendungsdesigner Drehzahl, Drehmoment und Kosten gegeneinander aufwiegen. Dabei werden sie durch technologische Fortschritte, mit denen die Möglichkeiten der traditionellen Motorkonstruktion ausgereizt werden, vor neue Herausforderungen gestellt. Beispielsweise erfordern Roboterarme und stetig kleiner werdende medizinische Geräte hochleistungsfähige Motoren, die nur wenig Platz einnehmen. Für andere Anwendungen wird ein Motor mit hoher Drehzahl benötigt, der so kosteneffizient ist, dass sich die Verwendung in einem Einweggerät lohnt. Wieder andere Anwendungen bedingen kundenspezifische Motoren, die auf die spezifischen Anforderungen dieser Anwendung abgestimmt sind.

Da sich die Anforderungen der Kunden kontinuierlich ändern, können es sich Motorhersteller nicht leisten, einfach nur den Status Quo ihrer Produkte aufrecht zu erhalten. Wenn Sie sich wahrlich am Kunden orientieren möchten, müssen sie auf die Techniker hören und Motoren- sowie Antriebstechnologien neu durchdenken und zukunftsfähig gestalten.

Deshalb basiert unser Produktentwicklungsprozess auf Erkenntnissen zu den Bedürfnissen unserer Kunden. Wir hören auf die Meinung der Kunden und nutzen deren technisches Verständnis, um innovative Antriebstechnik zu entwerfen, mit der die komplexen Probleme kritischer Anwendungen gelöst werden können. Diese Zusammenarbeit mit den Kunden hat verschiedene Portescap Produktplattformen hervorgebracht, die alle zu 100 Prozent anpassbar sind. Zudem nutzen wir Suchoptimierungstechnologie, um festzustellen, ob Kundensuchen Möglichkeiten zur Innovation und Belieferung des Markts aufdecken können.

Am Anfang einer vom Kunden inspirierten Initiative nutzen wir den etablierten und geschätzten Stage- Gate-Prozess der Produktentwicklung. Beim Stage- Gate-Prozess wird die Produktidee mithilfe einer Liste klar definierter Aktionen vom Konzept über das Geschäftsszenario bis zur Produktion gelenkt. Mithilfe unserer Prinzipien des schlanken Managements bestimmen wir, ob eine Produktidee skalierbar ist. Die Teams übernehmen auf jeder Stufe die Verantwortung für das Produkt und erhalten während der Entwicklung Benutzerberichte und Feedback.

Wir lassen uns von den Kunden die Richtung weisen, indem wir auf ihre Meinungen hören und uns auf deren bislang unerfüllte Bedürfnisse konzentrieren. Auf diese Weise konnten wir bereits zahlreiche innovative neue Motorplattformen liefern. Wir haben ein paar Beispiele für Sie zusammengestellt.

INNOVATIONEN FÜR ROBOTIK, BIOWISSENSCHAFTEN UND ANDERE INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN

Entwickler von Robotik tendieren zu BLDC-Motoren, da diese Wiederstandfähigkeit und lange Nutzungsdauer bieten und mit hoher Drehzahl betrieben werden können. Außerdem können mit BLDC-Motoren möglicherweise die Abmessungen des Designs gering gehalten werden. Anwender-Feedback hat zu einer proprietären U-Spule geführt, die sich in große Kupferarmaturen integrieren lässt und dort eine höhere Leistung erbringt als die standardmäßigen geraden Spulen. Dabei bringt sie die Vorteile kleinerer Abmessungen und minimaler Eisenverluste, besserer Effizienz und kühlerem Betrieb mit sich. In der Tat können mit dieser Konstruktion beispielsweise zweipolige Motoren im Vergleich zu einem gleichgroßen Motor ein um 30 Prozent höheres Drehmoment liefern. Schlitzlose BLDC-Motoren mit U-Spulen können an hohe Drehzahlen, hohes Drehmoment oder an ausgewogene Werte für beides angepasst werden.

Eine weitere häufige Anforderung an Robotik- Anwendungen ist hohe Dynamik. Für Greifroboter wird eine Kombination aus der schnellen, inkrementellen Präzision eines Schrittmotors und der für einen bürstenlosen Gleichstrommotor typischen Geschwindigkeit und Beschleunigung benötigt.

Unter Verwendung eines dünnen, scheibenförmigen Seltenerdemagneten erzielt diese Motorenplattform feine Schrittauflösungen und liefert hohe dynamische Reaktionsfähigkeit bei Greifanwendungen

Die Vorzüge dieser beiden Motortypen können nun auf eine neue Weise genutzt werden, indem die Leistungsfähigkeit eines Seltenerdemagneten unter Verwendung einer dünnen Schicht aus magnetischem Material in Scheibenform genutzt wird. Dieses Konzept ermöglicht feinere Schrittauflösungen als bei Permanentmagnet-Schrittmotoren vergleichbarer Baugröße, erheblich höhere Beschleunigung durch das niedrige Trägheitsmoment und eine höhere Spitzendrehzahl als bei herkömmlichen Schrittmotoren durch einen kürzeren Magnetkreis mit weniger Eisenverlusten.

Scheibenmagneten mit niedrigem Trägheitsmoment sorgen dafür, dass dieser Aktuator im selben Gehäuse mit flachem Profil rasche lineare Be- und Entschleunigung erzielt.

Scheibenmagneten mit niedrigem Trägheitsmoment können zudem für Aktuatoren verwendet werden, um innerhalb eines Gehäuses mit flachem Profil für rasche lineare Be- und Entschleunigung zu sorgen und somit Prozesszeit einzusparen. Auf diese Weise können Techniker ihre Designs vereinfachen und zugleich komplexe Anwendungsherausforderungen lösen.

Wenn ein Gerät sowohl Linear- als auch Drehbewegungen ausführen muss, erfordern die einzelnen Bewegungsarten separate motorisierte Steuerelemente. Allerdings eignen sich diese sperrigen und komplizierten Designs nicht für platzbeschränkte, automatisierte Anwendungen und Roboter. Eine innovative Möglichkeit zur Bereitstellung simultaner Linear- und Drehbewegung besteht aus einer Kombination aus zwei Schrittmotoren mit Permanentmagnet in einem leichten, kompakten Gehäuse, was ein weitaus einfacheres Design darstellt.

Bei den Dual-Motion-Becherstapel-Aktuatoren werden zwei Schrittmotoren mit Permanentmagneten in einem Gehäuse gestapelt, um gleichzeitig Linear- und Drehbewegung zu liefern.

Der Aktuator liefert reine Linearbewegung in eine beliebige Richtung, ohne Wellendrehung, reine Drehung (im oder gegen den Uhrzeigersinn) ohne Wellenübersetzung entlang der Achse oder kombinierte Linearbewegung und simultane Drehung in eine beliebige Richtung.

HERVORRAGENDE INNOVATIONEN FÜR MEDIZINISCHE UND CHIRURGISCHE ANWENDUNGEN

Kleine medizinische Geräte, die kompakte Motoren erfordern, dürfen keinesfalls versagen. Allerdings sind Gleichstrommotoren Verschleiß unterworfen, was die Zuverlässigkeit des Geräts beeinträchtigen kann. Mechanische Abnutzung verringert die Dicke der Bürste. Zur Warnung der Benutzer vor möglichem Versagen aufgrund von Verschleiß haben wir eine zusätzliche Klemme zwischen der Stromquelle und dem Motor angebracht, also an dem Ort, an dem sich die Anschlüsse befinden. Die Gerätesteuerung sendet Daten bezüglich der Bürstendicke an das Netzwerk und ermöglicht dem Benutzer auf diese Weise das Überwachen des Motors. Diese intelligente Plattform bringt insbesondere bei Applikationen im Gesundheitswesen Vorteile mit sich, z. B. bei der Überwachung von medizinischen Pumpen, Röntgenmaschinen und Laboranalysegeräten sowie industriellen Pumpen oder anderen kleinen, motorisierten Geräten, deren Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigt werden darf.

Bei Anwendungen, die hohe Rotationsgeschwindigkeiten erfordern, sind möglicherweise bürstenlose Gleichstrommotoren mit hoher Drehzahl eine attraktive Option. Wenn der BLDC-Motor jedoch nur ein paar Minuten lang in einem Einweggerät betrieben werden soll, rechtfertigt die hohe Drehzahl vermutlich nicht die damit verbundenen Kosten. Da kleine, für den Einmalgebrauch bestimmte chirurgische Instrumente, wie sie in der Atherektomie verwendet werden, stark zunehmen, muss eine wirtschaftliche Motoroption mit hoher Drehzahl für sie gefunden werden. Daher haben wir einen neuen kernlosen Bürstenmotor entwickelt, der über ein modifiziertes Bürstenmaterial und Kugellager verfügt, die in Geräten mit kurzer Nutzungsdauer den Betrieb mit hoher Drehzahl ermöglichen.

Der kernlose DC-Bürstenmotor Athlonix DCP von Portescap kann mit zusätzlichen Hüllen modifiziert werden, um den Durchmesser des Stators zu erhöhen und so für bessere Drehmomentleistung zu sorgen.

Das Ergebnis: Geschwindigkeiten von über 10.000 U/min und bis zu 40.000 U/min bei mehrminütigem Betrieb, bevor das Gerät entsorgt wird. Diese optimierte Konstruktion minimiert zudem EMV, was gemäß Kunden-Feedback ein wesentliches Anliegen bei der Wahl eines DC-Bürstenmotors darstellt.

INNOVATIONEN VON PORTESCAP LÖSEN DIE HERAUSFORDERUNGEN VON HEUTE UND MORGEN

Diese neuen Antriebs- und Motorplattformen entstanden aufgrund einer Design-Herausforderung und Portescaps Bemühungen zur Erforschung, was in den nächsten drei bis fünf Jahren möglich sein wird. Egal ob Sie einen Roboter entwerfen, dessen Drehmomentanforderungen nur schwer erreichbar sind, oder ein kritisches medizinisches Instrument für den Einmalgebrauch entwickeln, das einen schnellen und kosteneffizienten Motor benötigt, Ihre Einsichten helfen uns dabei, einen kundenspezifischen Miniaturmotor zu produzieren, der sowohl die aktuellen Anforderungen erfüllt als auch zukünftige Designs beeinflussen wird.