Wissenswertes: Sicherheit Drehmomentsensor im Elektromotor.

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Posted by Steffen Witzemann - 24 Januar, 2018

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Worauf Sie bei der Elektrifizierung von Motoren achten müssen

Die Elektrifizierung der Mobilität ist nicht mehr aufzuhalten. Elektrische Antriebe im Automobil, Zweirad und Fahrrad bestimmen den Alltag in allen Nachrichtenkanälen. Die Weiterentwicklung der Elektromotoren in Bezug auf Effizienz und Leistungsdichte hat durch die Elektromobilität eine neue Renaissance erlebt. Fertig entwickelte Elektromotoren erleben eine neue Dimension an Einsatzmöglichkeiten. Durch diese neu entstehenden Märkte steigen auch die Ansprüche an die Elektromotoren nicht nur in Bezug auf deren Effizienz, Langzeitstabilität und Materialeigenschaften sondern auch in Bezug auf online Betriebsinformationen über den aktuellen Zustand der Elektromotoren.  Wichtige Kenngröße dafür ist die Effizienz, d.h. das Verhältnis aus der Eingangsleistung in Bezug auf die Ausgangsleistung, aber auch Drehzahl, Rundlauf und Konzentrizität der Antriebswellen.

 

Welche wichtige Rolle der Drehmomentsensor in elektrischen Antrieben spielt

Um diese Eingangs- und Ausgangskenngrößen zu ermitteln wird eine Vielzahl von Sensoren in die Elektromotoren integriert. Neben Drehzahlsensoren, Drehwinkelsensoren stellen Strom- und Leistungssensoren wichtige Eingangsgrößen für die Regelung der Elektromotoren dar. Durch diese Eingangsgrößen ist es möglich eine „Open Loop“ Regelung der Elektromotoren zu implementieren. Diese „Open Loop“ Regelung basiert auf der Annahme bestimmter Regelkennfelder des Elektromotors die auf Basis theoretischer Modelle entwickelt werden. Die Abstimmung dieser Regelkennfelder kann in einem EOL (End of Line) Test und einer finalen Kalibration auf jeden Elektromotor fein abgestimmt werden. Damit sind Regelgenauigkeiten für das Abtriebs Drehmoment von bis zu 5% FS möglich. Durch Temperatur, Alterungseffekte im Betrieb und normaler Werkstoffalterung verändert sich jedoch das Verhalten der Elektromotoren und damit das Modell welches als Basis für die Kennfeldregelung als Annahme dient, was dazu führt dass die Regelung des Elektromotors vom optimalen Betriebspunkt abweicht und damit an Effizienz verliert, also mehr Energie verbraucht als eigentlich notwendig ist. Die Energetische Bilanz der Elektromotoren ist der eine Aspekt der Arbeitspunktbetrachtung. Für sicherheitskritische Anwendungen, d.h. immer dann wenn eine Interaktion zwischen Mensch und Maschine stattfindet, kann die Fehlerhafte Regelung zu einer Gefahr werden. Dies kann kritisch sein bei Anwendungen im Bereich der Robotik, in der Elektromotoren eine Mechanik bewegen, die dem Mensch zuarbeitet oder auch in der Elektromobilität, in der Elektromotoren das Auto oder E-Bike antreiben, in dem sich Menschen befinden.

Drehmomentsensor im Elektromotor-1

 

Wie der Drehmomentsensor in der Anwendung funktioniert

Magnetic Sense arbeitet daran mit einer kontaktlosen magnetisch induktiven Drehmomentsensortechnologie eine Lösung zu schaffen, um Drehmomentmessungen direkt in Anwendungen zu integrieren.  Mustersensoren, die mit dieser Technologie realisiert wurden, befinden sich in ersten Felderprobungen bei Kunden. Durch diese neue Technologie des magnetisch induktiven Drehmomentsensors im Elektromotor von Magnetic Sense wird es erstmals möglich in einer Serienanwendung, zu kommerziell interessanten Bedingungen Drehmomente zu messen. Durch die Integration eines Drehmomentsensors in den Abtrieb von Drehmomentsensoren wäre es somit möglich eine „Closed Loop“ Regelung des Elektromotors zu realisieren. D.h. durch den geschlossenen Regelkreis kann die Eingangsstellgröße für den Elektromotor mittels Spannung/Strom vorgegeben werden und direkt mit dem Drehmoment am Abtrieb überprüft werden. Mit dieser Möglichkeit kann der Arbeitspunkt des Elektromotors unabhängig von einer modellbasierten Regelung und der damit verbundenen Alterungsprobleme umgesetzt werden. Die magnetisch induktiven Drehmomentsensoren von Magnetic Sense können auf einen kundenspezifischen Bauraum optimiert werden und sind somit in fast jede Anwendung integrierbar.

Elektromotor-Drehmomentsensor

Ihre Vorteile durch unseren Drehmomentsensor im Elektromotor

  • Kontaktloses Messprinzip
  • Unempfindlich gegenüber mechanischer Überlast
  • Digitales literarisiertes Ausgangssignal
  • Robust gegenüber Störfeldern
  • Keine mechanische oder magnetische Bearbeitung der Messstelle notwendig
  • Keine spezifischen Anforderungen an das Material der Welle
  • Keine Alterungseffekte

Tags:  Problemlöser in Bahnanwendungen,  Sensoren im Elektroauto

Topics: Drehmomentsensor, Elektromobilität, Elektromotor, Drehmomentsensor im Elektromotor

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