Innovativer Linearmotor hoher Kraftdichte mit passivem Stator auf Basis der Transversalflusstechnologie (TransInno)

Problemstellung
In modernen Industrieanlagen werden zunehmend Lineardirektantriebe verwendet, die gegenüber traditionellen Lösungen für Linearbewegungen bereits viele Vorteile aufweisen (praktisch keine Wartung, keine mechanische Übersetzung, spielfreies Ansprechverhalten etc.). Allerdings besteht der Stator von bisherigen Lineardirektantrieben zum großen Teil aus Permanentmagneten. Der hohe Magnetpreis begrenzte deshalb bislang den Einsatz dieser Lösungen, insbesondere bei größeren Verfahrwegen.
Ein weiterer Nachteil derartiger Antriebe sind die offen liegenden Permanentmagnete. Werkzeuge, Eisenteile oder Späne haften an der Magnetbahn und lassen sich nicht abstreifen und können den Motor beschädigen. Durch die hohe Anziehungskraft besteht außerdem für Arbeiter ein hohes Verletzungsrisiko. Daher müssen die Magnetbahnen aufwändig gekapselt werden und sind nicht für jede Industrieumgebung geeignet.

Projektziele und Vorgehensweise
Ziel des Forschungsprojekts TransInno ist daher die Entwicklung eines innovativen Linearantriebs, der durch seinen Aufbau erhebliche Vorzüge gegenüber konventionellen Lineardirektantrieben aufweist. Der Stator soll zukünftig nur noch aus Eisenblechen bestehen und damit vollständig ohne Permanentmagnete auskommen. Zusätzlich soll der innovative Antrieb sowohl mit einer höheren Positioniergenauigkeit ausgestattet, als auch in seinem Einsatz dynamischer und energieeffizienter als heutige Lösungen entwickelt werden. Erste Funktionsmuster liegen bei dem Forschungspartner vor. Die besondere Herausforderung besteht unter anderem darin den Antrieb zu verkleinern und eine industrielle Serientauglichkeit im Herstellungsprozess zu erreichen. Mit Hilfe umfassender Softwareprogramme für die Simulation von Magnetfeldern sollen Ansatzpunkte identifiziert werden, die für eine fertigungsgerechte mechanische Konstruktion genutzt werden können und gleichzeitig die Vortriebskraft sowie den Wirkungsgrad des Antriebssystems steigern. Durch die zusätzliche Entwicklung von speziellen Werkzeugen für die Fertigung aller Bestandteile des Antriebssystems sollen sich diese Linearmotoren zukünftig schnell und damit effizient herstellen lassen. Der erste Demonstrator wird unter Mitwirkung aller Projektpartner aufgebaut und im Prüffeld den späteren Belastungen ausgesetzt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch TransInno wird ein energie- und ressourceneffizientes Antriebssystem entstehen, welches industriell gefertigt werden kann. Die bei Linearmotoren auftretenden Energieverluste in der Kupferwicklung lassen sich halbieren und die energetische Effizienz durch Zwischenspeicherung der Bremsenergie um bis zu 40 Prozent erhöhen. Zunächst ist der Einsatz des Antriebes in Handhabungs- und Transportsystemen vorgesehen. Weiter Anwendungen liegen beispielsweise im Patentenhandling in der Medizintechnik sowie bei hochdynamischen Bearbeitungsanlagen im Maschinenbau

• FGB: Entwicklung + Konstruktion GmbH
• MACCON Elektroniksystementwicklung und Beratungs GmbH
• Universität Bremen