Bestrebungen seitens der Antriebstechnik-Hersteller, Motoren ohne Geber zu betreiben, gibt es bereits seit längerem. Allerdings haben bisherige Ansätze laut Günter Großmann, Leiter Produktmanagement Motoren bei Stöber Antriebstechnik, einen gravierenden Nachteil: Im Bereich Null bis 1000 Umdrehungen pro Minute liefert der Rotor keine auswertbaren Positionssignale mehr und man kann nur hoffen, dass er sich dreht. Mit anderen Worten: In diesem Bereich muss man immer gesteuert – also quasi im Schrittmotor-Modus – arbeiten, sprich eine exakte Regelung ist nicht möglich.“

Anders beim neuen LeanMotor. Ihm gaben seine Entwickler ein anisotropes Verfahren bezüglich der Induktivität mit. Das bedeutet: Je nach Induktivität hat der Motor eine zuordenbare Position, die gemessen werden kann und somit zu jeder Zeit einen Rückschluss darauf erlaubt, wo sich der Rotor gerade befindet. Darauf basierend lassen sich Drehzahl und Drehmoment auch ohne Encoder stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmoment-Kontrolle regeln. Die Drehzahl-Abweichung gibt Stöber mit weniger als 1 % an, die Positioniergenauigkeit mit ±1°.

Günter Großmann, Stöber: „Wir sparen beim LeanMotor an allem, nur nicht an der Leistung!“

© Stöber Antriebstechnik

Zugrunde liegt dem Motor die sogenannte IPMSM-Technologie (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) mit ‚vergrabenen‘ Magneten. Weiterhin hat man positive Eigenschaften der Reluktanzmotoren in das Motordesign einbezogen. „Damit ist es uns zusätzlich gelungen, trotz Einsatz von weniger Permanentmagnet-Material mehr Moment aus dem Motor herauszuholen“, so Großmann. Das bedeute: Konstrukteure können Antriebe kleiner auslegen beziehungsweise die Maschine selbst kleiner dimensionieren und dadurch Aufstellfläche einsparen. Und durch die stark reduzierte Eigenschwungmasse lasse sich der LeanMotor im Vergleich zum Standard-Asynchronmotor mit Inkrementalgeber auch dynamischer und effizienter regeln. Mit seinem Wirkungsgrad von bis zu 96 % übertrifft er nicht zuletzt die für IE4 definierten Energie-Effizienzwerte.

Damit nicht genug: Zu den vielseitig einsetzbaren Servomotoren stellt der LeanMotor Großmann zufolge ebenfalls eine um rund 30 % günstigere Alternative dar und ist im Vergleich auch deutlich robuster, weil weder Sensoren noch Lüfter verbaut sind. Somit eigne er sich unter anderem für Automatisierungsaufgaben, die hohen Vibrationen und Schwingungen ausgesetzt sind. Einen hochperformanten Servomotor durch einen LeanMotor zu ersetzten, sei bei alledem aber trotzdem nicht das Ziel: „Dazu ist die Messgenauigkeit für die Positionsermittlung nicht ausreichend, sprich wir bekommen keine 500.000 Informationen pro Umdrehung aus dem Motor heraus“, gibt Großmann zu Bedenken. „Dafür braucht er aber auch keinen Geber!“

Apropos Weglassen: Weil der Motor komplett ohne Sensoren auskommt, ist auch lediglich ein Standard-Leistungskabel ohne zusätzliche Adern oder Schirmung für den Anschluss an den Regler erforderlich. „Eine noch einfachere Einkabellösung für einen Motor, der eine Position rückmeldet, ist in meinen Augen nicht vorstellbar“, so Großmann. Andere gängige, auf Encoder basierende Einkabel-Lösungen würden immer ein spezielles Kabel und spezielle Stecker erfordern.