Hohlleitergekühlte Synchronmaschinen als Antrieb in Motorspindeln
Peter Angele | dynamic E flow GmbH
Neben besonders hohen Leistungsdichten im Dauerbetrieb und hoher Drehzahlfestigkeit stellt die Anwendung als Motorspindelantrieb in Werkzeugmaschinen auch besondere An-forderungen an die Laufruhe und Steifigkeit an die elektrische Maschine. Durch die Nutzung einer neuen Kühltechnologie gelingt es Dynamic E Flow, alle Anforderungen an einen modernen Antrieb einer Werkzeugmaschine zu erfüllen.
Die Statorwicklung der Maschine wird aus Hohlleitern mittels konventioneller Verfahren gefertigt. Im Betrieb strömt Kühlmittel durch die Hohlleiter und kommt somit in direkten Kontakt zur Hauptwärmequelle der Maschine. Der Einsatz dieser Technik erlaubt eine Steigerung der Stromdichten, um das 5-7-fache ohne eine Überhitzung der Wicklung im Dauerbetrieb zu riskieren. Der Auslegungspunkt bisheriger Maschinen – und somit auch deren Baugröße – wurde durch die maximale Dauerleistung bestimmt. Da die Wärmeabfuhr durch Capcool-tech signifikant gesteigert wird, kann die Baugröße der Maschine – bei gleicher Leistung – kleiner ausfallen. Die Verkürzung der Maschine sowie die kleineren Massen sorgen in Folge für eine Verschiebung der biegekritischen Drehzahlen nach oben, wodurch die Drehzahlfestigkeit hohlleitergekühlter Maschinen steigt.
Durch Regelung des Kühlmittelmassenstroms kann die Temperatur der Wicklungen lastpunktunabhängig konstant gehalten werden, auch bei hochdynamischen Lastkollektiven. Besonders die hohen Temperaturen der Stator-Wickelköpfe, welche direkt die Lagerungen der Motorspindel beeinflussen, können durch gezielte Kühlung herabgesetzt werden. Das Problem thermischer Verlagerungen wird durch eine verbesserte Kühlung im Folgeschritt ebenfalls gelöst.