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Synapticon profitiert von GaN und SiC

»Schaltschränke werden überflüssig!«

24. Oktober 2019, 13:41 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Synapticon setzt auf integrierte Systeme

Was verbirgt sich hinter dieser im eigenen Haus entwickelten Technik?

Das grundsätzliche Problem besteht darin, dass wir es bei unseren Systemen mit gleich zwei heizenden Elementen zu tun haben: dem Regler und dem Motor. Aktive Lüfterkühlung und Wasserkühlung kommen in den meisten Fällen nicht infrage, also bleibt nur der Ausweg, dass die Komponenten heruntergeregelt werden müssen. An sich wären die Einzelteile also leistungsfähiger, dieses Potenzial geht aber verloren. Wir haben deshalb einen speziellen Stromregler entwickelt, der sich unsere Model-Predicitive-Deadbeat-Field-Oriented-Control-Technologie zunutze macht. Dadurch können wir den PID-Regler ersetzen, der bisher ausschließlich zum Einsatz kam. Sein Nachteil: Er muss iterativ die Sollwerte mit den Istwerten vergleichen, um den für das Regelziel erforderlichen Strom zu finden. Das bedeutet viele Schaltvorgänge bis zum Regelziel, und jeder davon kostet Energie und erzeugt Wärme.

Der von uns entwickelte Ansatz dagegen basiert darauf, dass wir anhand eines adaptiven, komplexen Modells des jeweiligen Antriebsstrangs das Regelziel innerhalb eines Schaltvorgangs direkt ansteuern können, ohne iterativ arbeitenden Regelkreis. Diese Software haben wir über die vergangenen Jahre von Grund auf im eigenen Haus entwickelt und optimiert. Es gelingt uns durch die Parallelität und Leistungsfähigkeit unserer Somanet-SoCs, den rechenintensiven Vorgang extrem schnell zu bewältigen.

Was bringt das konkret?

Im nicht integrierten Bereich steigert das die Leistung im Schnitt um 30 Prozent, im integrierten Bereich manchmal sogar um über 90 Prozent. Denn die Systeme bleiben kühler und können bei höherer Leistung gefahren werden. Bei gleichem Motor kann das Drehmoment also z.B. von 0,6 auf 1,1 Nm im Dauerbetrieb gesteigert werden! Wir bieten deshalb die derzeit leitungsstärksten und kleinsten voll ausgestatteten Servoregler an. Die Somanet-Servo-Nodes sind so kompakt und leistungsstark, dass sie z.B. Roboterarme integriert werden können. Unser stärkster Regler hat eine Größe von gerade einmal 70 mm × 40 mm × 25 mm und leistet bis zu 66 Ampere RMS. Dabei bietet er noch viele Zusatzschnittstellen beispielsweise für bis zu drei Positions- und Dremonentsensoren, ist ohne Gehäuse und ohne geschirmte Leitungen voll EMV-zertifiziert und dank zahlreicher Schutzschaltungen sehr robust bei der elektrischen und mechanischen Integration. Das erreicht in dieser Kombination kein anderes Produkt auf dem Markt.

Synapticon setzt also besonders auf die integrierten Systeme?

Auf jeden Fall. Wir haben gerade die Entwicklung der Somanet-Servo-Node-Circulo-Serie abgeschlossen. Dabei handelt es sich um kreisrunde Hohlwellen-Servoantriebe, die sich insbesondere für hochkompakte Antriebsachsen bei Cobots und smarten Aktoren eignen. Muster werden bereits geliefert, die Serienproduktion beginnt Anfang 2020. Der Hohlwellendurchmesser liegt zwischen 20 und 40 mm. Ausgelegt sind sie für Spannungen von 12 bis 60 V. Zudem integrieren wir hochauflösende Encoder mit einer batteriebasierten Multi-Turn-Option, die sich automatisch kalibrieren.

Außerdem bieten die Nodes Onboard-Sicherheitsfunktionen wie STO und SBC über ein 24-V-IO. Später kommt noch ein Safe-Motion-Modul hinzu, das erweiterte Safety-Funktionen und sicheres EtherCAT bietet. Weil die Kabelverbindungen einfach durchgeschleift werden können, ist die Verkabelung für EtherCAT, Logic Voltage sowie STO und SBC extrem simpel. Zusätzlich gibt es eine Schnittstelle zu externen Encodern für ABZ, SSI, BiSS-C und A-Format. Ebenso bietet Circulo eine Schnittstelle für einen integrierten Motortemperatursensor und verfügt über eine direkte Bremsansteuerung. Weil Kabel und Schnittstellen wegfallen, reduzieren sich die Kosten für diese hochintegrierte Lösung deutlich.