Strahlungsresistente Motoren und Schrittmotoren

Bei bestimmten Szenarien im Bereich der Kernkraft oder der wissenschaftlichen Forschung ist man häufig mit verstrahlten Umgebungen konfrontiert (Umgebungen, die einer hohen Strahlung ausgesetzt sind, insbesondere Gammastrahlen). Diese Art von Umgebung bedeutet, dass es unmöglich ist, Industriemotoren und Winkelmesssysteme wie z. B. Resolver zu verwenden, da sie früher oder später aufgrund der Strahlungseinwirkung auf die nichtmetallischen Teile zerfallen.  Für solche Situationen hat MACCON einen strahlungsresistenten Motor entwickelt und gebaut, der auf Schrittmotoren und Resolver (Rotorwinkel-Messung) basiert. Der Motor ist mit oder ohne Rotorwinkelmesssystem (Resolverrückführung) erhältlich und kann somit im Closed-Loop- oder Open-Loop-Modus betrieben werden.

In den Abbildungen auf der rechten Seite ist die Version mit Resolver-Feedback deutlich zu erkennen (zusätzlicher Stecker für das Feedbackkabel).

Technische Merkmale

Die wichtigsten Merkmale der closed-loop Version (mit Resolver) sind wie folgt:

  • Hybrid-Schrittmotor mit integriertem Resolver
  • 2-phasige bipolare serielle Wicklung
  • Baugrösse: NEMA34
  • 200 Schritte pro Umdrehung
  • Betriebsspannung 120Vdc
  • Haltemoment 3.5Nm
  • Qualifiziert für verstrahlte Umgebungen (> 30MGy) und in der Praxis erprobt
  • Lebensdauer > 1.65 x  1013 Umdrehungen
  • Gewicht: 2.8kg (Resolver-Version)

Die wichtigsten Merkmale der open-loop Version (ohne Resolver) sind wie folgt:

  • Wie bei closed-loop oben, aber ohne Resolver (vgl. Abbildung rechts, Feedbackstecker fehlt)

Die wichtigsten Merkmale des Resolvers

  • Erregungsspannung 7V
  • Stromaufnahme 54mA
  • 1 Polpaar
  • Erregungsfrequenz 7kHz
  • Qualifiziert für verstrahlte Umgebungen (> 30MGy) und in der Praxis erprobt
  • Lebensdauer > 1.65 x  1013 Umdrehungen

Drehmoment vs. Drehzahl

Das nachfolgende Diagramm zeigt die Drehmoment-Drehzahl-Kurve des strahlungsresistenten Motors. Bestimmte Kombinationen von Drehzahl und Drehmoment bestimmen, welche Wellenleistungen dauerhaft möglich sind z.B.

  • 2,7Nm  @ 100 U/min ergibt ca. 27W
  • 2,9Nm  @ 150 U/min ergibt ca. 43W
  • 1,75Nm @ 400 U/min ergibt ca. 70W
     

Somit kann bei Aufgaben mit Lineartechnik (z.B. wenn der Motor zum Antrieb einer Spindel verwendet wird), die Drehzahl-Drehmoment-Kombination an die Spindelsteigung und an die gewünschte Leistung mittels Antriebselektronik gewählt werden.

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Zeichnung des strahlungsresistenten Motors mit Resolver

Zeichnung des strahlungsresistenten Motors ohne Resolver