In konventionellen Gleichstrommotoren mit Eisenkern werden die weichmagnetischen Zähne des Rotors durch die in der Nähe befindlichen Permanentmagnete polarisiert und angezogen. Der Rotor versucht an diesen Vorzugspositionen zu verharren und ohne Bestromung hält der Motor nur an ganz bestimmten Stellen an. Dieses so genannte Rastmoment führt dazu, dass das erzeugte Drehmoment eine starke Welligkeit aufweist. Maxon-Motoren hingegen sind rastmomentfrei, da ihr Rotor kein Eisen enthält. Daraus ergibt sich eine Vielzahl von Vorteilen:
Hohe Beschleunigung, ruckfreier Lauf selbst bei niedrigsten Drehzahlen, präzise Regelung jeder beliebigen Rotorposition, wenig Vibrationen und geringe Geräuschentwicklung.Die Magnetisierung ist fest im Stator eingeprägt, der Rotor hingegen enthält kein Eisen. Deshalb treten auch keine so genannten Eisenverluste auf, welche bei konventionellen Motoren durch das fortwährende Ummagnetisieren des Eisens und durch induzierte Wirbelströme entstehen. Bei Maxon-Motoren entfällt die hohe zusätzliche Induktivität des Eisenkerns. Für die Kommutierung muss weniger magnetische Energie geschaltet werden. Das so genannte Bürstenfeuer - die auftretenden Funken beim Öffnen der Kontakte zwischen Bürste und Kollektorlamelle - ist weniger ausgeprägt. Dies führt zu einer höheren Lebensdauer und geringeren elektromagnetischen Störungen.Bei Maxon-Motoren ist der Magnet platzsparend im Zentrum angeordnet. Die gegenüber eisenbehafteten Motoren vorteilhaftere Magnetgeometrie ermöglicht ein effizientes Design des Magnetkreises und eine hohe Induktionsfeldstärke im Luftspalt. Das Massenträgheitsmoment ist bedeutend kleiner und ergibt eine hohe Leistung auf kleinem Raum, einekompakte Bauform mit geringem Gewicht und eine hohe Dynamik und schnelle Beschleunigung mit Hochlaufzeiten von nur einigen Millisekunden. Die nachfolgenden Beispiele beleuchten zwei mit Maxon-DC-Motoren ausgerüstete Anwendungen in der Robotik:
Der aufrechte Gang
Bei Androiden stellen sich zwei höchst komplexe Problemstellungen: Einerseits gestaltet sich die Imitation des menschlichen Gangs sehr schwierig, weil der Körper seinen Gleichgewichtspunkt ständig parallel zu den �?nderungen seines Auflagepunkts neu einstellt. Und fehlende Mimik und Gestik eines Roboters lassen ihn wie eine kalte Maschine wirken. Das Grundproblem des Ganges rührt daher, dass der Roboter auf nur zwei Beinen steht und daher grundsätzlich instabil ist. Zusätzlich liegt der Körperschwerkraft in Taillenhöhe relativ hoch, gleichzeitig ist die Kontaktfläche zum Boden relativ klein. Schon minimale äussere Störeinflüsse können einen Roboter zu Fall bringen. «Albert Hubo» kann gehen, sprechen, Personen erkennen und seine Gesichtszüge verändern. Er weist ge-samthaft 66 Freiheitsgrade (aktive Gelenke) auf, misst 137 cm und wiegt 57 kg. Er ist komplett batteriebetrieben und wird als Unterhaltungsmedium und in der Altenpflege eingesetzt. Sein „Gesicht“ wird von 28 Antrieben bewegt und kann Gebärden wie Freude, Traurigkeit, Wut, Erstaunen usw. ausdrücken. Für die Arme sind 14, für die Hände weitere 10 Antriebe im Einsatz. Die Taille wird von einem und die Beine von 10 Motoren angetrieben. Die maxon-Präzisionsmotoren messen 10 bis 40 mm im Durchmesser.
�?ußere Unterstützung
Das japanische Unternehmen Cyberdyne hat ein künstliches Skelett zum Überziehen entwickelt. HAL-5 wiegt 23 kg und ist mit einer Vielzahl von Sensoren, Elektromotoren und einem Kleincomputer bestückt. HAL steht für Hybrid Assistive Limb (Deutsch: hybrides Hilfsglied) ermöglicht dem Träger, körperliche Einschränkungen zu kompensieren oder schwere Lasten zu tragen. HAL wird, ähnlich einer mittelalterlichen Ritterrüstung, übergezogen. In Kunststoffschienen eingebaute Maxon-DC-Motoren und Sensoren werden an Armen und Beinen fixiert und eine Art Harnisch über die Brust gezogen. Die biokybernetische Steuerung stützt sich auf Sensoren, die auf der Haut befestigt werden und Nervenimpulse abgreifen. Der On-Board-Rechner wertet die Signale aus und erkennt so, ob der Träger gehen oder stehen will und steuert die Stellwinkel der Gelenke entsprechend. Auf diese Impulse reagieren die bürstenlosen Motoren in Sekundenbruchteilen, fast genauso schnell wie das körpereigene Nerven-Muskel-System auf die Signale vom Gehirn. Im Gegensatz zu futuristisch anmutenden Ganzkörperanzügen kommen bewegungstherapeutische Roboter in Europa schon länger zum Einsatz. Der Lokomat von Hocoma ist ein von Maxon-Motoren angetriebenes Therapiesystem, welches das Führen der Beine von im Gehen eingeschränkten Patienten mit neurologischen Krankheiten und Verletzungen auf dem Laufband unterstützt. Neben der körperlichen Entlastung des Therapeuten erlaubt es längere und intensivere Trainingseinheiten und somit bessere Therapieresultate.
