Ausgangspunkt eines Kundenprojekts sind zumeist besondere Anforderungen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Einbauraums, des zulässigen Gewichts, der Integration oder der Leistungs- und Drehmomentdichte eines Motors. Manchmal aber möchte ein Kunde einfach möglichst viel Wertschöpfung im Unternehmen behalten oder die Motoren im eigenen Corporate Design ausführen. Mit den Cyber Kit Motors kann Wittenstein unterschiedliche Anforderungen individuell bedienen und auch auf besondere Integrationswünsche eingehen.
Permanentmagneterregter Synchronmotor
Grundlage der gehäuselosen Motoren ist die permanentmagneterregte Synchronmaschine, wie sie das Unternehmen in seiner Innovationsfabrik in hohen Stückzahlen fertigt. Verschiedene Gründe sprechen für diesen Typ von elektrischen Maschinen. So lassen sich die Motoren aufgrund ihres geringen Bauvolumens einfach integrieren. Hinzu kommt, dass der Rotor einer permanentmagneterregten Synchronmaschine im Betrieb vergleichsweise kühl bleibt, weil Stromwärmeverluste – im Gegensatz zu Asynchronmotoren – ausschließlich im Stator entstehen. Das macht es einfacher, die entstehende Wärme des gehäuselosen Einbaumotors durch äußere Kühllösungen abzuführen. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über das Know-how und die erforderlichen Produktionsmittel zur Herstellung gehäuseloser Motoren und deren Komponenten, z.B. individueller Blechpakete. Bei Bedarf werden die Kunden zudem bei der Integration der Motoren in ein spezifisches Maschinenumfeld oder deren eigene Gehäuse unterstützt.
Motor ohne Gehäuse, Lager und Geber
Rotor und Stator – das ist der auf das Wesentliche reduzierte Lieferumfang der Motoren, auch wenn sie sich optional um Sensoren, mechanische Schnittstellen, eine Flüssigkeitskühlung oder einen besonderen Kabelabgang ergänzen lassen. Die Motoren lassen sich in verschiedenen Statoraußendurchmessern, Blechpaketlängen, Hohlwellendurchmessern und Rotorvarianten entweder besonders leistungs- oder drehmomentstark dimensionieren. So kann ein Leistungsbereich von 10W bis 200kW bei Abmessungen von 19 bis 440mm im Außendurchmesser abgedeckt werden. Unterstützt wird die Auslegung durch zwei leistungsfähige Berechnungswerkzeuge. Mit dem Softwaretool Cymex 5 lassen sich die erforderlichen Leistungsdaten genau ermitteln, die sich aus einer Bewegungsaufgabe ergeben. Mit einem weiteren Programm zur Kennlinienberechnung werden – ausgehend von vorhandenen Synchronmaschinen – die gehäuselosen Einbaumotoren im Detail definiert und hinsichtlich äußerer Bestimmungsgrößen wie Spannung, Temperatur, Frequenz und Strom dimensioniert. Das ermöglicht es, das voraussichtliche Betriebsverhalten quantitativ zu bewerten, den Spannungsabfall unter Last oder den Anstieg der Umgebungstemperatur zu simulieren und so die Drehmoment-Drehzahlkennlinie möglichst exakt auf die Anforderungen der Applikation abzustimmen. Ohne großen Aufwand lassen sich zudem mehrere Motoren mit unterschiedlichem Durchmesser bewerten und so die passende Lösung ermitteln.
Kleinserienmanufaktur mit Wickelkompetenz
Als Motorenhersteller ist Wittenstein in der Lage, Motoren sowohl mit konzentrierter als auch mit verteilter Wicklung der Statoren auszuführen. Bei Bedarf kann eine Wicklung bei besonderen Sicherheitsanforderungen auch redundant ausgeführt werden. Die Einbaumotoren der Baureihe nutzen in den meisten Fällen das Prinzip der verteilten Wicklung, das sich u.a. durch eine hohe Lebensdauer und ein geringes Rastdrehmoment auszeichnet. Ursächlich hierfür ist u.a., dass das Träufeln der Spulen in die Nuten in Handarbeit erfolgt. Ausgeführt wird die Arbeit, die viel Feingefühl und Ruhe erfordert, von sehr erfahrenen Fachkräften, die die Drähte mit großer Sorgfalt ohne mechanische Belastung in die Nut einbringen, sodass die Isolation nicht beschädigt wird. Hieraus resultieren langlebige Einbaumotoren mit applikationsspezifisch veränderbaren Kupferfüllfaktoren, die sich zudem durch ein kleines Rastdrehmoment von ca. einem Promille auszeichnen und so präzise Bewegungen ermöglichen. Sind die Statoren gewickelt, werden sie einschließlich des Wickelkopfes entweder mit Harz imprägniert oder mit Epoxid vergossen. Letzteres empfiehlt sich dann, wenn der Motor einer hohen thermischen Belastung unterliegt oder eine große Wärmeableitung erforderlich ist. Die Arbeitsplätze, an denen die Statoren handgewickelt werden, sind Teil einer hochspezialisierten Kleinserienmanufaktur mit einer Reihe von Maschinen und Stanzwerkzeugen für individuelle Blechpakete sowie Vorrichtungen zum Bearbeiten, Imprägnieren und Vergießen von Statoren. Sie bietet die notwendige Flexibilität, um auf kundenspezifische Forderungen wie Blechpaketlänge, Temperaturfühler oder Windungszahl einzugehen. Zudem ermöglicht sie es, Präzisionsmotoren bereits ab Losgröße 1 bis in kleine Serien von bis zu wenigen tausend Stück individuell sowie wirtschaftlich zu fertigen. Gleichzeitig ist die Kleinserienmanufaktur in die fertigungs- und logistisch angepassten Strukturen und Abläufe der Innovationsfabrik eingebettet und profitiert von deren umfangreichen Prüfmöglichkeiten und Qualitätsstandards.
