Revolutionäre Technologie zur Herstellung effizientester kleiner Elektromotoren
Unter allen vorhandenen Motortypen erzielt der nuten- und bürstenlose Gleichstrommotor die beste Leistung für solche Anwendungen. Diese Art von Motoren ist einfach aufgebaut. Der Rotor ist eine Welle, auf der ein Zylinder aus Permanentmagneten angebracht ist. Seine Bewegung wird durch ein rotierendes Magnetfeld verursacht, das durch eine zylindrische Wicklung aus Kupferdrahtgestrick erzeugt wird. Ein Eisenjoch begrenzt das Magnetfeld im Motor und verstärkt die magnetische Wechselwirkung zwischen den Magneten und der Drahtwicklung. Die wichtigste Komponente dieser Motoren ist die Drahtwicklung, die derzeit aus geflochtenen Kupferdrähten besteht. Sie ist die Quelle der Wechselwirkung mit den Magneten und definiert die Leistung, die der Motor für einen bestimmten Strom erzeugen kann. Das EU-finanzierte Projekt FlexCoil (inzwischen bekannt als MirmexCoil) hat sich zum Ziel gesetzt, „eine neue Generation von Motorwicklungen und Mikromotoren auf den Markt zu bringen, die sowohl einfacher zu bauen als auch effizienter sind, im Vergleich zu aktuellen Wicklungen und Motoren eine überlegene Leistung bieten und zudem in Europa hergestellt werden“, so Koordinator Dr. François Baudart. „Wir revolutionieren die Herstellung von Mikromotorwicklungen.“ Erneuerung herkömmlicher Kupferdrähte zur Leistungssteigerung Anstatt Wicklungen mühsam aus meterlangem Kupferdraht zu fertigen, entwickelten die Projektpartner neue innovative Kupfermuster auf einem flexiblen Material. Wenn das Material sorgfältig in mehreren Lagen zu einem Rohr gewalzt wird, erhält man eine völlig neue Art von Hochleistungs-Motorwicklung. Sie erarbeiteten ein proprietäres Verfahren, um den komplexen und kritischen Schritt des Musterentwurfs auf einer Leiterplatte und das Rollen in mehreren Schichten mit extrem hoher Präzision zu meistern. Das Projektteam erzielte nach der Laborverifizierung der Prototypen hervorragende Ergebnisse. „Wir sind zuversichtlich, dass unsere Technologie unsere Produkte um bis zu 50 % verkleinern kann. Darüber hinaus ist auch häufig eine Steigerung der Motordynamik um 70 % zu beobachten“, erklärt Dr. Baudart. „Sie erzeugt dreimal weniger Hitze und verkürzt die Montagezeit um das Zehnfache.“ Eine eingehende Studie bestätigte die technische Machbarkeit der Lösung. Es gibt mehrere Nutzervorteile für ein breites Anwendungsspektrum. Für Kunden von hochentwickelten Mikromotoren reduziert die Technologie den Temperaturanstieg des Motors. Dabei gilt, je niedriger die Temperatur, desto haltbarer sind die mechanischen Lager und die Wicklung. Hersteller von zahnmedizinischen und chirurgischen Geräten sind besorgt über das Gewicht. Die Innovation reduziert das Gewicht des Motors, was einen erheblichen Teil der Gesamtmasse ausmacht. Hersteller im Bereich Biorobotik benötigen Lösungen, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen und dabei strenge Gewichtsvorgaben einzuhalten. Die Lösung reduziert das Gewicht des Motors und steigert die Effizienz. Ein Schlüsselelement für die Industrierobotik ist die Dynamik. Die Produktivität ist direkt proportional zur Bewegungsdynamik. Leistungsstärkere Motoren ermöglichen eine schnellere Bewegung der Greifwerkzeuge der Roboter und erhöhen somit die Produktionsleistung. Nach Abschluss des Projekts soll nun das Produktionsvolumen nach oben skaliert werden, um den strengen Benutzeranforderungen medizinischer Kunden gerecht zu werden. Dr. Baudart sagt, dass das Projekt weitere Mittel beantragen will, um „zu zeigen, dass die Technologie in dem Umfang und der Qualität geliefert werden kann, die ein exklusiver Anbieter von kritischen Industrieprodukten erwartet.“ Erst dann wird man die Technologie in Probeläufen bei Kunden testen, die Marketingstrategie fertigstellen und die vollständige Kommerzialisierung vorbereiten können.
Schlüsselbegriffe
FlexCoil, Mikromotor, Wicklungen, Elektromotoren, nuten- und bürstenloser Gleichstrommotor, Drahtwicklung, Robotik
