Kompakt linjärteknik i testanordningar för elmotorer tål kontinuerlig drift

Fordonsindustrin fokuserar alltmer på ämnet elektromobilitet. Och detta påverkar också hela utvecklings- och leveranskedjan. Till exempel måste elmotorer och batterier samt andra e-komponenter testas till 100 procent, med fokus på elektriska egenskaper som överspänning, strömnivåer och kontakt.
För att kunna integrera sådana tester i produktionslinjerna behövs nya testsystem och idéer för optimal integrering av maskinerna i produktionsmiljön.
Det är här MCW Systemtechnik GbR, som grundades 2017, kommer in i bilden. MCW:s kärnkompetenser omfattar elplanering och mekanisk konstruktion av maskiner och (test)system samt konstruktion av styrskåp.
Företaget har utvecklat den s.k. "Multiplexer", en enhet som automatiserar den elektriska anslutningen av testobjekt, t.ex. traktionsbatterier, till olika mätinstrument (fig. 1). Multiplexern kan ansluta elmotorer till tre mätinstrument och utföra bl.a. lågohm- och motståndsmätningar, högspänningstest och kortslutningstest. Tolv tester genomförs på mindre än 60 sekunder.
Fördelen är uppenbar: systemet snabbar upp slutprovningen och minskar samtidigt slitaget på den dyra testutrustningen.
En särskild utmaning i konstruktionen var dock den höga hastighet med vilken varje provkropp passerar genom processen. Prestanda och livslängd för de linjära modulerna för kontakt och avkontakt är här avgörande. Det stora antalet linjära rörelser är en följd av de korta testcyklerna i end-of-line-testet. På ett år gör en multiplexer cirka 500.000 kontakter och avkontakter. Förutom livslängden får man dock inte underskatta den kraft som krävs för att koppla till och från kontaktdonen.
Slutligen måste multiplexern vara så kompakt som möjligt i applikationsområdet och passa in i ett 19-tums rack. Framför allt begränsar detta installationsbredden och valet av rörliga komponenter.

När konstruktörerna på MCW letade efter ett lämpligt linjärt system för kontakt- och avkontaktering stötte de på vårt modulära drivtekniksystem, som i en direkt jämförelse med en kullagerstyrning visade sig vara den optimala lösningen för kunden.
För den (relativt långa) horisontella rörelsen används en drylin SHT linjärmodul, där en gängad spindel av rostfritt stål kombineras med runda axlar av aluminium och gängade muttrar samt lagerelement av iglidur högpresterande polymer (fig. 2). Materialkombinationerna säkerställer en exakt och friktionsfri samt slitstark och - mycket viktigt - smörjmedelsfri linjär process. En spindel med en brant gänga används för att uppnå önskad hastighet.
Den mycket korta vertikala slagrörelsen för insättning i kontakten utförs också med en drylin SHT linjärmodul, som i det här fallet är utrustad med två slider och en motroterande spindel (fig. 1). Drylin-enheterna har också visat sig vara fördelaktiga tack vare sin kompakta design och uppfyller de snäva utrymmeskraven i applikationen.
För att uppnå en kort cykeltid och maximera utnyttjandet av de dyra anslutna mätenheterna finns det två omkopplingsenheter i varje multiplexer, varav den nedre är monterad "över huvudet". Medan det ena systemet mäter kan det andra koppla bort kontakten, så det blir inga dödtider.
Drylins linjära moduler har också visat sig fungera bra med tanke på det höga antalet cykler. Den gemensamma konstruktionen visade att drylin SHT-modulerna är idealiska för de korta testcyklerna och cirka 500.000 kontakter och avkontakter.
Slutligen kommer energikedjorna på de kompakta drylin SHT-linjärmodulerna också från vårt program (fig. 3) och har visat sig fungera i praktiken med de lika höga tekniska kraven.