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Axialflusstechnologie

Axialflussmaschine

Zu dem Kerngeschäft von AXCO-Motors Oy gehört die Fertigung von elektrischen Axialflussmaschinen, sowohl Axialflussmotoren als auch Axialflussgeneratoren für drehzahlgeregelte Antriebe (Variable Speed Drives). Bei drehzahlgeregelten Antrieben wird die Motorsteuerung über Frequenzumrichter realisiert, der aus Wechselstrom mit bestimmter Frequenz eine in Amplitude und Frequenz veränderte Spannung generiert.

Axialflussmaschine mit Permanenterregung

Für Anwendungen mit mittleren oder hohen Drehzahlen werden Axialflussinduktionsmaschinen eingesetzt, während für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen permanent erregte Axialflussmaschinen vorgesehen sind. Permanentmagnetmaschinen sind für den Einsatz als Windgeneratoren, Fahrzeugmotoren oder Servomotoren besonders gut geeignet.

Axialflussinduktionsmotor

Mit einem Frequenzumrichter ausgerüstet sind die Axialflussinduktionsmotoren für verschiedene Pumpen-, Kompressor- und Gebläseanwendungen geeignet. Durch die Anwendung drehzahlgeregelter Antriebe werden bedeutende Stromeinsparungen im Vergleich zu Antrieben mit einer festen Drehzahl (on-off) oder Drosselregelung erzielt. Aufgrund der Stromeinsparungen eignet sich diese Technik besonders gut für Industrieanwendungen, in welchen drehzahlgeregelte Antriebe mittlerweile verstärkt zum Einsatz kommen. Die von uns gefertigten Motoren erfüllen die Spezifikationen des höchsten Wirkungsgrades (eff 1) und eignen sich besonders gut für drehzahlgeregelte Antriebe.

Industrieanwendungen

Bei vielen Industrieanwendungen wird die Drehzahl der Radialflussinduktionsmotoren durch Übersetzungsgetriebe entweder erhöht oder gesenkt, damit die erforderliche Drehzahl der anzutreibenden Maschine erreicht wird. Alternativ kann ein Riemenantrieb eingesetzt werden, der insbesondere bei kleinen Maschinen eine sehr übliche Lösung ist.

Traditionelle Radialflussmaschine, bei welcher die Maschine durch ein Übersetzungsgetriebe angetrieben wird. Diese Konstruktion kommt bei vielen Anwendungen zum Einsatz.

Direktantriebslösungen

Die Produkte von AXCO-Motors werden gemäß den Kundenspezifikationen für Direktantriebe maßgeschneidert, indem der Elektromotor direkt an die Maschine des Kunden angeschlossen wird. Wenn die Axiallänge beschränkt ist, wird der Rotor des Elektromotoren direkt in die Maschine integriert. Eine empfehlenswerte Alternative für solche Anwendungen ist eine elektrische Axialflussmaschine mit einer hohen Leistungsdichte und Drehmoment sowie einer kurzen Axiallänge. Durch die in die anzutreibende Maschine eingebauten Motoren mit mittleren bis hohen Drehzahlen wird eine kompakte und leichte Konstruktion erzielt.

Schraubenkompressoreinheit, von AXCO-Motors entwickelt.

Je nach Anwendung ist für den Motor entweder Einzelstator oder Doppelstator erforderlich. Der Motortyp wird gemäß Spezifikationen der kundenspezifischen Maschine sowie Preis gewählt.

Konstruktion mit Einzelstator

Diese aus einem Stator und einem Rotor bestehende Konstruktion ist kostengünstig und für solche Maschinen geeignet, bei welchen das erforderliche Nennmoment niedrig ist, typischerweise unter 100 Nm.

Eine zweiseitige Maschinenkonstruktion mit zwei Statoren und einem Rotor empfiehlt sich nicht für Anwendungen bei denen das erforderliche Drehmoment niedrig ist, denn die Motoreigenschaften werden durch eine Konstruktion mit doppeltem Luftspalt im Vergleich zu einer einseitigen Konstruktion abgeschwächt. Die für elektrische Axialflussmaschinen charakteristische Axialkraft, welche auf die im Luftspalt wirkende magnetische Anziehungskraft zurückzuführen ist, kann jedoch durch eine zweiseitige Konstruktion gedämpft werden. Die Axialkraft ist zu dem Luftspaltbereich des Motoren direkt proportional und in manchen Fällen kann die einseitige Konstruktion wegen der Axialkraft nicht eingesetzt werden. Die Axialkraft beeinflusst die Lebensdauer der Lager, was hauptsächlich von den auf die Lager wirkenden Axialkräften abhängig ist. In manchen Anwendungen sind die Lager der Anlagen jedoch starr genug, um der Axialkraft einer als einseitige Konstruktion realisierten elektrischen Maschine standzuhalten.

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Axco Motor Konstruktion mit Einzelstator.

Konstruktion mit Doppelstator

Diese Konstruktion ist eine ideale Lösung für Maschinen, bei denen das erforderliche Drehmoment über 200 Nm beträgt. Zu den Vorteilen der Konstruktion zählen eine hohe Leistungsdichte und die Kompensierung der Axialkräfte. Außerdem wird durch eine leichte Rotorkonstruktion (patentiert von AXCO) für viele Rotordynamikprobleme eine Lösung erzielt. Eine kurze Axiallänge und leichte Rotorkonstruktion bilden ein System, dessen Resonanzfrequenzen sogar mit hohen Drehzahlen oberhalb des Tätigkeitsbereiches liegen.

Die Fertigung der Doppelstatorkonstruktion ist kostenaufwendiger als die der einseitigen Konstruktion. Dies ist hauptsächlich auf die Kupfermenge in der Statorwicklung und die Verdoppelung der Wicklungszeit zurückzuführen. Bei Maschinen mit einem großen Nenndrehmoment ist der Unterschied zwischen den Fertigungskosten der ein- und beidseitigen Maschinen kleiner. Das Personal von AXCO-Motors hilft Ihnen gern, die optimale Motorlösung für Ihre Anwendung zu finden.

Axco Motor Konstruktion mit Doppelstator

Hintergrund der elektrische Axialflussmaschine

Faradays erste elektrische Maschine war eine primitive Axialflussmaschine. Die Entwicklung der elektrischen Maschinen führte jedoch dazu, dass sich die Radialflussmaschine am Anfang des 20. Jahrhunderts als vorherrschender Maschinentyp allgemein durchgesetzt hatte. Diese Entwicklung war das Ergebnis eines auf damaligen Materialen basierten Produktionsverfahrens. Seit 1980 wurden die Anwendungsmöglichkeiten von Axialflussmaschinen und besonders ihre Anwendbarkeit für langsam drehende Anwendungen studiert. Zum Antrieb des KONE maschinenraumlosen MonoSpace® Aufzugs zum Beispiel wurde eine Axialflussmaschine eingesetzt.

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Axialflussmotor

Wegen technologisch-wirtschaftlichen Rahmenbedingungen konnte bisher die Herstellung und Produktionsfähigkeit der Axialflussmaschine kaum gesteigert werden. Außerdem wurde die mechanische Robustheit des Rotors allgemein als schwache Stelle des Maschinentyps nachgewiesen. Durch die Innovationen von AXCO-Motors wurde die Anfertigung von Axialflussmotoren kosteneffizient. Darüberhinaus ist es AXCO-Motors gelungen, die Leistungfähigkeit der Maschine zu optimieren. Somit ist die Maschine jetzt mit den traditionallen Radialflussmaschinen durchaus vergleichbar und konkurrenzfähig.

Durch seine leichte Struktur und wegen seiner ausgezeichneten mechanischen und dynamischen Eigenschaften eignet sich die Axialflussmaschine besonders gut für industrielle Anwendungen im Drehzahlbereich zwischen 3000 und 15000 rpm.

 
   

AXCO-Motors Oy, Lappeenranta, info(at)axcomotors.com