DC-, Flach- und Schrittmotoren mit geringem Platzbedarf und großer Einsatzbreite
Kleinstantriebe
abseits der Fertigung
Kleinstmotoren finden heute auch außerhalb der industriellen Fertigung vielfach Anwendung: Als Assistenzsysteme tragen DC-Motoren zur Straßenverkehrssicherheit bei, Schritt- und Flachmotoren finden sich in Medizintechnik, Mikroskopie oder Sicherheitstechnik. In all diesen Bereichen sind eine kompakte Bauweise und robuste Technik die Kernanforderungen.
Im Zuge der Miniaturisierung kommen mechanisch kommutierte DC-Motoren oft an ihre Grenzen. Dann empfiehlt es sich, die Anwendung auf bürstenlose Gleichstrommotoren umzustellen. Durch die Miniaturisierung der elektronischen Bauteile setzen sie sich nach und nach auch bei vielen weiteren Anwendungen durch. Heute werden sie in großen Stückzahlen überall dort eingesetzt, wo es auf hohe Standzeiten ankommt. Die Antriebe lassen sich in eisenlose oder auch Slotless-BLDC-Motoren und Eisenanker-BLDC-Motoren unterteilen. Ein Beispiel aus dem Agrarbereich verdeutlicht, wie der Hersteller in Zusammenarbeit mit seinen Kunden eine Lösung herausarbeitet: Gesucht wurde die motorische Betätigung eines vierfachen Düsenkörpers für den AmaSelect, ein Feldspritzensystem für Pflanzenschutzmittel. Für die Entwicklung dieser Antriebslösung hat Koco Motion gemeinsam mit dem Anwender die Möglichkeiten der motorischen Betätigung des vierfachen Düsenkörpers erprobt und in definierten Schritten optimiert. Im ersten Schritt verbaute der Hersteller einen Glockenanker-Gleichstromgetriebemotor mit potentiometrischer Positionserfassung, um den Leistungsbedarf zu ermitteln. Im nachfolgenden Schritt passte er einen Eisenanker-Gleichstromgetriebemotor hinsichtlich Leistung und Magnetmaterialien an die Erfordernisse an und in die Düsenhalter ein. Zum Einsatz kam ein DC-Eisenanker-Motor der Baureihe 2032 von Constar. Der Antriebshersteller hat dazu in Zusammenarbeit mit einem Konstruktionsbüro ein passendes Getriebe aus Kunststoff entwickelt, angepasst, als Prototyp erprobt und letztlich als Serienprodukt gebaut.
Geräuscharme Vibrationsmotoren für Automotive und Consumer-Produkte
Vibrationsmotoren finden immer mehr in Consumer-Produkten wie Rasierern, elektrischen Zahnbürsten oder Smartphone Einsatz. So vibrieren im Handy beispielsweise DC-Motoren, um einen Anruf anzukündigen. Für diese Funktion wird einem kleinen DC-Motor eine Unwucht auf die Abtriebswelle montiert. Die Kriterien bei der Auswahl von sogenannten Vibrationssensoren sind vielfältiger als bei reinen rotativen Antrieben. Grundsätzlich sollten die Geräusche bei Anrufen mit Vibrationsalarm von der Umgebung kaum wahrnehmbar sein. Das erfordert eine hohe Energieeffizienz, denn hier sind akkubetriebene oder mikroprozessorgesteuerte Geräte nötig, die bei Vibrationsalarm ihren Betrieb nicht mangels zur Verfügung stehender Energie einstellen. Außerdem verringert sich der zur Verfügung stehende Bauraum aufgrund der Miniaturisierung zunehmend, obwohl die Anforderungen an die Haptik weiter steigen. Seit 2011 liefert Koco Motion verschiedene Varianten von Vibrationsmotoren für die Automobilindustrie, sowohl für Pkw als auch für Busse. Hier spielen Haptik und Geräuschentwicklung eine Rolle. Als Assistenzsysteme tragen DC-Motoren zu einer wachsenden Straßenverkehrssicherheit bei. Kompakte Bauweisen und eine robuste, langlebige Technik sind hier die größten Herausforderungen an die Motoren. Vibrationsmotoren dienen z.B. als Sicherheitssignal, das mittels Spurassistent im Lenkrad den Fahrer warnt, wenn er ohne zu blinken die Spur wechselt. Bei Bussen ist der Spurassistent für Neufahrzeuge sogar gesetzlich vorgeschrieben. Hier werden die Vibrationsmotoren rechts und links im Fahrersitz eingebaut. Der Fahrer erkennt dadurch, ob er rechts oder links aus der Spur fährt. Der immerwährende Preisdruck im Automobilbau motiviert viele Neuentwicklungen. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, entwickelt Koco Motion derzeit die vierte Generation an Vibrationsmotoren. Nachdem der Hersteller 2011 noch Glockenläufermotoren eingesetzt hatte, sind die preisgünstigeren Eisenankermotoren mittlerweile so modifiziert, dass sie die gleichen Funktions-, Haptik-, und Geräuschmerkmale bieten wie ihre Vorgänger. Die vierte Generation wird die Integration der Unwuchtmasse im Motorgehäuse beinhalten und über eine fünfmal höhere Lebensdauer verfügen.
Schrittmotoren für Medizintechnik, Mikroskopie oder Sicherheitstechnik
Im Portfolio des Herstellers gibt es einen besonders kleinen Schrittmotor mit großer Leistung: Mit dem Modell VSM08-15 lassen sich Positionieraufgaben auf einfache Weise realisieren. Aufgrund der kompakten Außenmaße von 8mm Durchmesser und 7,9mm Länge haben die Antriebe auch in kleinen Bauräumen ausreichend Platz. Die einfache Ansteuerung des 2-Phasen-PM-Schrittmotors erfolgt über einfache Controller, deren Aufgabe es ist, geringe Spannungen und Stromstärken zu schalten. Die hohe Beschleunigung und die daraus resultierende Dynamik halten die Laufzeiten für Stellaufgaben bei größeren Distanzen niedrig. Die Minimotoren eignen sich für Anwendungen, bei denen Mobilität, Größe, Gewicht oder Genauigkeit des Gerätes und somit Masse und Energieversorgung eine Rolle spielen. Diese finden sich u.a. in Medizintechnik, Mikroskopie oder Sicherheitstechnik. Das Haltemoment der Schrittmotoren beträgt 0,25mNm, das dynamische Drehmoment bis zu 0,2mNm. Der Open-Loop-Betrieb ermöglicht eine schnelle Implementierung. In der Standardausführung halten die Miniaturantriebe Betriebstemperaturen von -10 bis +60°C stand. Der Schrittwinkel beträgt 18°. Damit lässt sich der Antrieb im Vollschrittbetrieb genau positionieren. Mittels einer Mikroschrittauflösung lassen sich zudem Positionierungen um ein Vielfaches verfeinern und der Rundlauf positiv beeinflussen. Der kleine Schrittwinkel dieser Bauform erleichtert das Arbeiten mit dem Rastmoment, wenn der Motor zur Energieersparnis stromlos läuft.
