Effiziente Kleinstmotoren für bewegende Kunst

Das Solar-Mobile „Netzwerk“ hängt im Trainingszentrum des niederländischen Energiekonzerns Alliander in Duiven. Bild: FAULHABER
Die Miniaturisierung von Antriebssystemen ist eine wesentliche Voraussetzung bei der Entwicklung immer höher integrierter Systeme. Kleine, leistungsstarke Antriebe treiben in den unterschiedlichsten Bereichen die Technik stetig voran. Praktisch überall sind deshalb DC-Motoren unersetzlich. Schließlich wandeln sie elektrische Energie effizient in Bewegungsenergie um, sind in der Drehzahl regelbar, leicht, leise sowie zuverlässig. Wegen ihrer geringen Leistungsaufnahme eignen sie sich für mobile Anwendungen aber auch für eher ungewöhnliche Einsatzbereiche wie z.B. in den bewegten Skulpturen des niederländischen Künstlers Bert Schoeren.

Bert Schoeren: „Für den Propellerantrieb habe ich mich auf die Suche nach dem effizientesten Kleinstmotor gemacht. Ich habe eine Reihe verschiedener Modelle ausprobiert und nach Abschluss der Tests einen klaren Sieger ermittelt.“
Bert Schoeren: „Für den Propellerantrieb habe ich mich auf die Suche nach dem effizientesten Kleinstmotor gemacht. Ich habe eine Reihe verschiedener Modelle ausprobiert und nach Abschluss der Tests einen klaren Sieger ermittelt.“

Blätter rascheln im Wind, Wolken ziehen über den Himmel, Wellen wogen auf und ab. Für den Blick auf diese ständige Veränderung in der Natur hat die Evolution das menschliche Auge konzipiert. Offenbar sind diese ständigen, in ihren Details unvorhersehbaren und damit im schönsten Sinne des Wortes „chaotischen Bewegungen“ sehr gut für die menschliche Seele. Warum sonst würde ein Kaminfeuer oder ein Aquarium eine so beruhigende Wirkung entfalten? Diesem Prinzip der chaotischen Bewegung folgen auch die kinetischen Skulpturen von Bert Schoeren. Wenn der niederländische Künstler seine Werke in Museen präsentiert, stehen deshalb immer früher oder später Stühle um sie herum: „Ich weise nie darauf hin, denn die Aussteller kommen schnell von selbst darauf, dass die Möbel gebraucht werden“, erzählt der gelernte Ingenieur für Industriedesign. „Die Besucher wollen verweilen und dem Tanz der Objekte zuschauen.“

Die Natur liefert die Antriebsenergie

Die Natur dient Schoeren aber nicht nur als Quelle der Inspiration, sondern liefert auch die Antriebsenergie für seine Skulpturen. Stehen sie draußen, sind es meist Wasser- oder Windenergie, in Innenräumen nutzt er mit Vorliebe die Sonnenstrahlung, wie etwa im Solar-Mobile „Netzwerk“. Es hängt im Trainingszentrum des niederländischen Energiekonzerns Alliander in Duiven. Hier im gläsernen Foyer finden sich die idealen Voraussetzungen für Schoerens Sonnen-Skulpturen: viel Platz und Tageslicht. Das Gebäude ist passenderweise auch noch ein Aktiv-Haus, das mehr Energie erzeugt, als es verbraucht. „Ich habe festgestellt, dass technisch orientierte Menschen solche Kunstwerke sehr mögen“, erzählt der Künstler. „Außerdem betonen die Solar-Mobiles per Definition den Aspekt der Nachhaltigkeit, der bei vielen Unternehmen eine immer größere Rolle spielt.“

Das Mobile besteht aus 135 farbigen Platten mit Solarelementen und kleinen Propellern, also Produzenten und Verbrauchern von Energie, wie der Künstler erklärt. Immer wenn die Sonne in das Foyer scheint, beginnen die kleinen Paneele Strom zu erzeugen, jeweils unterschiedlich viel, da sie in verschiedenen Winkeln zum einfallenden Sonnenlicht stehen. Die aufgefangene Sonnenenergie wird in kleinen Akkus gespeichert. Sobald ein Akku geladen ist, beginnt sich der Propeller für eine kurze Zeit zu drehen und damit einen Arm des Mobiles in ein gemächliches chaotisches Kreisen zu versetzen. Mit jeder Bewegung formiert sich das Kunstwerk zu einer neuen, unvorhersehbaren Struktur, belebt den Raum und seine Atmosphäre.

Die Suche nach dem effizientesten Kleinstmotor

Der edelmetallkommutierte DC-Kleinstmotor mit 12 mm Durchmesser und 24 mm Länge liefert ein Drehmoment von 1,7 mNm. Bild: FAULHABER
Der edelmetallkommutierte DC-Kleinstmotor mit 12 mm Durchmesser und 24 mm Länge liefert ein Drehmoment von 1,7 mNm.
Bild: FAULHABER

Die Kraft der Sonne ist in einem Gebäude allerdings selbst bei großzügigster Glasfassade drastisch reduziert. Von 100.000 Lux im Freien kommen drinnen höchstens 2.000 Lux an. Die Stromversorgung der kleinen Paneele ist also alles andere als üppig. Um die knappe Energie optimal zu nutzen, hat sich Bert Schoeren deshalb für den Propellerantrieb auf die Suche nach dem effizientesten Kleinstmotor gemacht. Er hat eine Reihe verschiedener Modelle ausprobiert und nach Abschluss der Tests einen klaren Sieger ermittelt: den DC-Kleinstmotor 1224…SR aus dem Programm des Antriebsspezialisten FAULHABER. Der kleine Motor mit lediglich 12 mm Durchmesser kann trotz der gedämpften Kraft der Sonnenstrahlen ausreichend mechanische Leistung erzeugen, um die meditative Bewegung des Mobiles zu bewerkstelligen. Das ist im Wesentlichen seinem Funktionsprinzip zu verdanken:

FAULHABER-DC-Motoren unterscheiden sich von herkömmlichen DC-Motoren durch den Rotor. Dieser ist nicht auf einen Eisenkern gewickelt, sondern besteht aus einer freitragenden, in Schrägwicklung hergestellten Kupferwicklung. Deshalb ist der Rotor sehr leicht und überzeugt durch ein äußerst geringes Trägheitsmoment, rastmomentfreien Lauf sowie hohe Dynamik. Bei Motoren mit kleiner Leistung haben sich zudem Edelmetall-Kommutierungssysteme wegen ihres geringen Übergangswiderstandes bestens bewährt. Da es die Motoren mit Durchmessern von 6 bis 22 mm und eine umfangreiche Auswahl an hochauflösenden Encodern, Präzisionsgetriebe und Steuerungen gibt, eignen sie sich für viele Anwendungen, die nach effizienten Kleinstantrieben mit extrem niedriger Stromaufnahme und Anlaufspannung verlangen. Ein typischer Einsatzbereich beispielsweise sind batteriebetriebene, tragbare Geräte. Dabei können die Antriebe ohne Weiteres auch für besondere Kundenanforderungen modifiziert werden. Zu den gängigen Anpassungen zählen z.B. Vakuumtauglichkeit, Erweiterungen des Temperaturbereichs, modifizierte Wellen, zusätzliche Spannungstypen, kundenspezifische Anschlüsse und Stecker und vieles mehr.

Über Faulhaber
Die FAULHABER-Gruppe mit ihren 1.900 Mitarbeitern ist spezialisiert auf Entwicklung, Produktion und Einsatz von hochpräzisen Klein- und Kleinstantriebssystemen, Servokomponenten und Steuerungen bis zu 200 Watt Abgabeleistung. Dazu zählt die Realisierung von kundenspezifischen Komplettlösungen ebenso wie ein umfangreiches Programm an Standardprodukten wie bürstenlose Motoren, DC-Kleinstmotoren, Encoder und Motion Controller. Die Marken der FAULHABER GROUP gelten weltweit als Zeichen für hohe Qualität und Zuverlässigkeit in komplexen und anspruchsvollen Anwendungsgebieten wie Medizintechnik, Fabrikautomation, Präzisionsoptik, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik. Vom leistungsstarken DC-Motor mit 200 mNm Dauerdrehmoment bis zum filigranen Mikroantrieb mit 1,9 mm Außendurchmesser umfasst das FAULHABER Standardportfolio mehr als 25 Millionen Möglichkeiten, ein optimales Antriebssystem für eine Anwendung zusammenzustellen. Dieser Technologiebaukasten ist zugleich die Basis für Modifikationen, um auf besondere Kundenwünsche hinsichtlich Sonderausführungen eingehen zu können.

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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