Rasenroboter
Antriebsoptimierung für Mähroboter
Der Lieferant eines Antriebssystems für Mähroboter sah sich gezwungen, sein Produkt technologisch und kostentechnisch zu überarbeiten. Unser Kunde strebte an, seine Fähigkeiten in der Wertschöpfungskette durch Vorwärtsintegration auszubauen, um einen eigenen Antrieb aus Motor, Getriebe und Gehäuseteilen anzubieten. Dank seiner hohen Kompetenz in der mechanischen Fertigung war die In-House-Produktion der Motor-Getriebe-Kombination das erklärte Ziel.
Auftrag
Unsere Aufgabe bestand darin, einen maßgeschneiderten BLDC-Motor gemäß den vorgegebenen Spezifikationen und Produktanforderungen zu entwickeln und zu konstruieren. Dabei mussten sowohl die funktionalen Anforderungen als auch die sicherheitsrelevanten Aspekte des Antriebs im späteren Produkt berücksichtigt werden. Von Anfang an wurde zudem eine transparente Lieferantenauswahl getroffen.
Herausforderung
Die größte Herausforderung bei der Integration des Motors war die niedrige, anwendungsspezifische Drehzahl in Verbindung mit dem hohen Drehmoment. Diese Anforderungen werden oft durch eine zweite Getriebestufe realisiert, was jedoch aufgrund des Kostendrucks in diesem Projekt nicht möglich war. Daher wählten wir eine spezielle und angepasste Verschaltung für die Kommutierung des Motors. Eine FluidFEM-Simulation optimierte den Arbeitspunkt des Motors auf die hauptsächliche Applikationsgeschwindigkeit. Der Motor wurde auf Basis eines bestehenden Antriebs prototypisch aufgebaut und in der Anwendung getestet.
Der iMow Rasenmähroboter
Zunächst erstellten wir ein parametrisierbares Modell eines geeigneten BLDC-Motors hinsichtlich Bauraum und Typ. Auf Basis dieses Modells führten wir Simulationen des magnetischen Flusses durch, wobei verschiedene Kommutierungsoptionen berücksichtigt wurden. In einem zweiten Schritt wurde ein Prototyp des Motors aufgebaut und getestet. Durch kontinuierliche Iterationen konnten wir die teilweise divergierenden Parameter auf eine optimale Lösung abstimmen.
Resultate
Heute ist der Kunde in der Lage, Elektromotoren oder Baugruppen für Elektromotoren eigenständig zu beschaffen und in die Applikation zu integrieren. Dadurch kann er den steigenden Kostendruck auf eine Vielzahl von Lieferanten bestimmter Baugruppen weitergeben. Zudem ermöglicht das Management verbesserte, stückzahlabhängige „Make or Buy“-Entscheidungen.
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