Entwicklungsprüfstände für Elektromotoren

Die Entwicklungsprüfstände von imc zeichnen sich durch ihre hohe Flexibilität bei der Erprobung von Elektromotoren aus. Unterschiedlichste Motortypen können getestet und verschiedenste Prüfungen realisiert werden. Der mechanische Aufbau besteht aus einem Prüfbett mit Lastmaschine und Drehmomentmesswelle. Lastmaschine und Messwelle werden auf einer Linearführung montiert und mittels Laser exakt axial ausgerichtet. Als Einheit könnten sie so kugelgelagert in Richtung des Prüflings verschoben werden. Besonders zeitsparend: Bei einem Wechsel des Drehmomentsensors, ist kein Neuausrichten des Laststranges notwendig.

Durch den Aufbau mit einer aktiven Antriebsmaschine (je nach Prüfaufgabe als PMSM-Synchronmotor oder Asynchronmaschine) als Belastungseinheit, erweitert sich die Möglichkeiten für Prüfaufgaben:

  • Ermittlung der generatorischen Kraft (EMK) oder auch Back EMF genannt
  • Rastmomentmessung bei Schleichdrehzahl mit 0,5 … 10 U/min
  • Anschleppen des Prüflings und Ausregeln in 0 Nm Momentenbereich
  • Ermittlung der Drehmomentwelligkeit bei definierten Drehzahlen
  • Dynamische Belastung des und Auswirkung von Störgrößen auf den Prüfling

Der Aufbau mit einer passiven Bremse (Wirbelstrombremse, Magnetpulverbremse, o. ä.) ist ebenfalls möglich und bei speziellen Anwendungen, wie z.B. bei akustischen Messungen oder sehr hohen Drehzahlen, sinnvoll.

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Die Vorteile der imc Elektromotorenprüfstände:

  • Aus einer Hand: von der Komponente bis zum schlüsselfertigen Elektromotorenprüfstand
  • Flexibel: unterschiedlichste Motortypen werden unterstützt
  • Erweiterbar: modulareres Systemkonzept
  • Modern: eigene Softwareplattform zur Konfiguration, Prüfautomatisierung und Auswertung
  • Offen: Schnittstellen zur Einbindung von Fremdgeräten
  • Innovativ: eigenentwickelte Prüfverfahren, die wissenschaftlich begleitetet werden
  • Kalibriert: komplette Messekette vom Sensor bis zur Datenerfassung inklusive Kalibrierdokument
  • Hochpräzise: laserbasierte Ausrichtung der Welle
  • Lückenlos: umfassende Dokumentation
  • Erfahren: 30 Jahre Expertise im Prüfen von Elektromotoren

Eigenschaften der imc Prüfstände

Prüfstandmechanik

  • Lastmaschine zum aktiven und passiven Betrieb des Prüflings im Drehzahlbereich von 0,5 bis über 20.000 U/min.
  • Die Lastmaschine kann sowohl drehzahl- als auch drehmoment- und Lage-geregelt betrieben werden. Die Betriebsart wird in der Bediensoftware imc STUDIO durch Parameter ohne Programmierung eingestellt.
  • Laststrang bestehend aus Lastmaschine, ggf. Getriebe, Drehmomentmesswelle und Kupplungen sind auf einer Linearführung einfach verschiebbar.
  • Austausch der Drehmomentmesswelle ohne erneutes ausrichten.
  • Prüflingshalterung auf Laststrang ausgerichtet, einfacher und schneller Wechsel von Prüflingen durch zentrierte Adapterplatte ohne neue Ausrichtung.
  • Dokumentiertes Ausrichten des Laststranges mit Angabe des Ausrichtfehlers in einem Protokoll
  • Zugänglichkeit des Prüfraumes über die gesamte Breite, Einbringen großer Prüflinge über einen Lastkran ist möglich.
  • Eine Betriebsdauer von > 20 Jahren kann durch den Nachweis geeigneter Referenzen erbracht werden.

Messtechnik

  • Abtastraten bis 100 kHz und analoge Bandbreite bis 48 kHz für schnelle Messkanäle
  • Messkanäle jederzeit und einfach erweiterbar durch EtherCAT- und CAN-Schnittstellen im Prüfraum
  • Die geplante Betriebsdauer der Messtechnik kann durch den Nachweis geeigneter Service- und Kalibriermöglichkeiten bei imc in Berlin gezeigt werden

Elektromechanische Komponenten und Sensorik

  • Prüflingsansteuerungen
    • Integration von verschiedenen Prüflingsansteuerungen (DC, AC, EC)
    • Integration von applikationsspezifischen Ansteuerungskomponenten
  • Sensorik
    • Berücksichtigung der erforderlichen Genauigkeitsanforderungen an die Sensoren
    • Auswahl und Lieferung der notwendigen Sensorik für die Durchführung der Prüfungen
    • Integration und Anschluss der Sensoren an die Messtechni

Prüfsoftware

  • Integrationsplattform imc OMEGA für die Verwaltung von Prüfkonfigurationen, Prüflingen und Prüfergebnissen
  • Prüfstandsautomatisierung auf Basis von imc STUDIO und imc Online FAMOS
  • Auswertung und Reporting auf Basis von imc FAMOS
  • Integration von Fremdgeräten
  • Kontinuierliche Weiterentwicklung der Prüfarten
  • Wissenschaftliche Begleitung der Entwicklung

Kalibrierung

  • Kalibrierung der gesamten Messketten mit Rückführbarkeit der Ergebnisse auf nationale Normale.
  • Evtl. notwendiges Kalibierequipment für eine jährliche Kalibrierung vor Ort ist optional verfügbar; der Ausbau und die Rücksendung der Messtechnik (und damit die Stilllegung des Prüfstandes über einen längeren Zeitraum) ist nur alle 3 bis 5 Jahre notwendig.

Fremdgeräte-Integration

  • Vollständige Integration von Temperatur- und Klimaschränken
  • Hochspannungs- und Schutzleitertestsystemen
  • Isolationsprüfsystemen
  • Leistungsmesssysteme und Oszilloskope

Maschinenrichtlinie, CE und Sicherheit

  • Auslegung des Prüfstandes entsprechend Maschinenrichtlinie
  • Lieferung mit CE-Kennzeichnung inkl. Risikoanalyse, Bedienungs- und Betriebsanleitung in deutscher Sprache
  • Funktionale Sicherheit und Überwachung des Prüfraumes und der Prüfung mit Bewertung des Restrisikos

Inbetriebnahme

Die Prüfstände von imc werden grundsätzlich mit Werkabnahme in Berlin, Inbetriebnahme vor Ort und Schulung der Anwender angeboten. Der Prüfstand wird schlüsselfertig geliefert und in Betrieb genommen.

24/7-Dauerlaufbetrieb

Alle imc Elektromotorenprüfstände sind grundsätzlich für den Dauerlaufbetrieb ausgelegt. Da der reine Dauerlaufbetrieb jedoch häufig besondere Anforderungen an Aufbau und Ausführung hat, bietet imc auch angepasste Dauerlaufprüfstände an. Diese haben beispielsweise einige, wenige Prüfaufgaben, die dann allerding Wochen oder Monate durchlaufen. Um die Prüfungen effizient zu halten, werden häufig 2, 3 oder 6 Laststränge parallel betrieben, wobei ein Betrieb in einer Temperatur- oder Klimakammer ebenfalls möglich ist. In enger Abstimmung mit dem Kunden werden die Prüfabläufe festgelegt und der Eingriff bei möglichen Prüflingsausfällen oder der frühzeitigen Erkennung eines Drifts von Kennwerten abgestimmt.

Produktionsprüfstände für Elektromotoren

Elektrische Antriebe, wie z.B. DC- oder EC-Motoren, erlangen eine immer größere Einsatztiefe im Automobilbereich. Dabei wird zunehmend eine 100%-ige Überprüfung der Motoren zur Fehlererkennung und Fehleranalyse wie auch für Qualitätsstatistiken gefordert, ohne die Taktzeiten des Produktionsprozesses zu erhöhen. Das modellgestützte Parameter-Identifikationsverfahren (PI-Verfahren) von imc ermöglicht eine Prüfung unter Last ohne gesonderte Lastmaschine; der Motor wird stattdessen dynamisch belastet. Die Motorparameter, wie z.B. Widerstand, Induktivität und Reibung werden innerhalb weniger Sekunden ermittelt. Die Modellparameter bilden das Motorverhalten vollständig ab und machen dadurch eine Überwachung der Motorproduktion an Hand von Grenzwerten und Trendstatistiken möglich. Mit Hilfe der Parameter der Modellgleichung können abgeleitete Kenngrößen der Motorkennlinie berechnet werden.

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imc Test & Measurement is an Axiometrix Solutions company.

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