Innovativer Permanentmagnet-Motor – weniger Strom für sauberes Wasser

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Die PM-Motortechnologie bietet erhebliche Vorteile gegenüber regulären Induktionsmotoren. Vor allem aber kann ein höherer Wirkungsgrad (bis zu 98 %) über einen großen Betriebsbereich erzielt werden. Der Motor ist kompakter, leichter und zeichnet sich durch eine sehr gute Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie, längere Lebensdauer und hohe Leistungsdichte aus. Er kann über einen großen Drehzahlbereich (z.B. zwischen 10 000 und 35 000 min^-1) betrieben werden. Das Direktantriebskonzept mit einem direkt auf der Motorwelle sitzenden Laufrad macht das Getriebe und andere zugehörige mechanische Komponenten der herkömmlichen Bauformen überflüssig und bietet neben einer höheren Betriebssicherheit auch einen erheblich reduzierten Wartungsaufwand.

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Ein aktives Magnetlager ist eine moderne mechatronische Vorrichtung zur berührungsfreien Lagerung einer sich drehenden oder stillstehenden Welle in einem Magnetfeld. Die Wellenposition wird gehalten, indem kontrollierte elektromagnetische Kräfte in radialer und axialer Richtung auf den Rotor aufgebracht werden. Das System hat elektromechanische (Lager, Sensoren) und elektronische Komponenten (Steuerung).

Die für die Gebläseanwendung entwickelte Lösung umfasst zwei identische Lager-Stator-Einheiten, die sowohl radiale als auch axiale Kräfte auf die Welle aufbringen können. Jede Einheit beinhaltet das Lager an sich, Lagegeber, Temperaturfühler und Auffanglager. Die Lagegeber messen die Radial- und Axialverschiebungen der Welle mit einer Genauigkeit von unter einem Mikrometer. Die Lager entsprechen der Isolierklasse H (Höchstbetriebstemperatur bis 180 °C).

Bei den Auffanglagern handelt es sich um eine Sicherheitsvorrichtung zur Unterstützung der Welle bei Stillstand; allerdings sind sie inaktiv, wenn die Magnetlager erregt sind. In einigen kritischen Situationen, wenn die Prozessbelastung die Kapazität der AMB übersteigt, nehmen diese Kugellager die umlaufende Welle auf und verhindern jeglichen Kontakt zwischen Rotor und Stator. Bei dieser Anwendung beträgt die Radialluft bzw. der magnetische Luftspalt zwischen Stator und Rotor etwa 500 μm. Aufgrund der Bauweise kommt es zu keinem Kontakt und keinem Verschleiß von Komponenten; eine Schmierung ist nicht erforderlich.

Magnetlagersteuerung

Die elektronische Magnetlagersteuerung (MBC) besteht hauptsächlich aus einem digitalen Signalprozessor (DSP), dem Gehirn des Systems, und Leistungsverstärkern, welche die Magnetlager mit elektrischem Strom zur Erzeugung des Magnetfelds versorgen. Der DSP holt sich die Wellenpositionsdaten mit einer hohen Abtastrate (z.B. 15 kHz) von den Lagegebern, korrigiert Fehler anhand spezieller Algorithmen und regelt die Leistung der Verstärker so, dass die Welle in der gewünschten radialen und axialen Position gehalten wird.

Wie die Sicherheitsstromversorgung des Permanentmagnet-Motor-Systems funktioniert erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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