Antriebsoptimierung für Mähroboter
Der Lieferant eines Antriebssystems für Mähroboter war gezwungen eine technologische und kostentechnische Überarbeitung seines Produkts umzusetzen. Unser Kunde wollte durch eine Vorwärtsintegration seiner eigenen Fähigkeiten in der Wertschöpfungskette erweitern, um einen eigenen Antrieb bestehend aus Motor, Getriebe und Gehäuseteilen anbieten zu können. Da der Kunde eine hohe Kompetenz im Bereich mechanischer Fertigung hat, war eine In-House Produktion der Motor-Getriebe Kombination das Ziel.
Auftrag
Unsere Aufgabe war die Auslegung und der Aufbau eines angepassten BLDC-Motors unter der gegebenen Spezifikation und Produktanforderung. Hierbei waren auf der einen Seite die funktionalen Anforderungen zu berücksichtigen, auf der anderen Seite aber auch die sicherheitsrelevanten Funktionen des Antriebs im späteren Produkt. Zudem wurde von Beginn an eine Lieferantenauswahl getroffen, die weitgehende Transparenz ermöglicht.
Herausforderung
Die größte Herausforderung für die Integration des Motor lag in der geringen, applikationsbedingten Drehzahl und dem hohen Drehmoment. Diese Anforderung wird häufig mit einer 2. Getriebestufe realisiert, welche aber im Zielprojekt auf Grund des Kostendrucks nicht möglich war. Aus diesem Grund wurde für die Kommutierung des Motors eine spezielle und angepasste Verschaltung gewählt. Nach einer FluidFEM Simulation wurde der Arbeitspunkt des Motors auf die hauptsächliche Applikationsgeschwindigkeit optimiert. Der Motor wurde auf Basis eines bestehenden Antriebs prototypisch aufgebaut und in der Applikation getestet.
Zunächst wurde ein parametrisierbares Modell eines hinsichtlich Bauraum und Typ passenden BLDC-Motors erstellt. Anhand des Modell wurden unter Berücksichtigung der möglichen und in Frage kommenden Kommutierungen Simulationen des magnetischen Flusses durchgeführt. Diese Ergebnisse wurde in einem zweiten Schritt ein prototypischer Motor aufgebaut und ausgemessen. Durch permanente Iterationen wurden die zum Teil divergenten Parameter zu einer optimalen Lösung abgestimmt.
Resultate
Der Kunde ist heute in der Lage, Elektromotoren oder Baugruppen für Elektromotoren eigenständig zu beziehen und diese in die Applikation zu integrieren. Dadurch ist der Kunde auch in der Lage, den steigenden Kostendruck auf eine Vielzahl von Lieferanten bestimmter Baugruppen weiterzureichen. Zudem kann das Management verbesserte und Stückzahlabhängige „Make or Buy“ Entscheidungen treffen.
Case Studies
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