Die Industrie steht vor der Notwendigkeit, Antriebssysteme hochgradig effizient, flexibel und kostentransparent zu gestalten, um den Anforderungen der Digitalisierung, der Dekarbonisierung und globaler Lieferketten gerecht zu werden. Der neue Inveor MC1 Frequenzumrichter von Kostal markiert die nächste Evolutionsstufe der dezentralen Antriebstechnik und folgt konsequent dem Unternehmensleitspruch „Build your own system“. Das Gerät positioniert sich als hochleistungsfähige, universelle Komponente, die eine durchgehend hersteller-, technologie- und effizienzklassenunabhängige Steuerung aller gängigen Motortypen ermöglicht. Die Kostal-Gruppe nutzt ihr Know-how als Automobilzulieferer (Mobility SE) gezielt für den Technologietransfer in den Industriebereich, insbesondere in der Leistungselektronik. Die Entwicklung des MC1, die vor etwa zwei bis drei Jahren begann, war eine strategische Reaktion auf die spezifischen Anforderungen des kostensensitiven Intralogistikmarktes.
Modulares Konzept
Das Konzept „Build your own system“ ist Kostals strategischer Gegenentwurf zu Systemstrategien, bei denen Motor, Getriebe und Umrichter oft in intransparenten Paketen gebündelt werden. Kostal liefert stattdessen eine spezialisierte Komponente und bietet dem Kunden volle Preistransparenz auf Komponentenebene. Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Wertschöpfungstiefe und die Antriebskompetenz des Kunden zu erhöhen. Die Kunden können weltweit den optimalen Motor auswählen, wodurch Kostensenkungspotenziale realisiert werden. Die technologische Basis des MC1 stützt sich auf drei Säulen:
Freie Motorenwahl: Der MC1 ermöglicht die Regelung aller Motortechnologien – Asynchronmotoren (ASM), Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM, IPMSM), Synchron-Reluktanzmotoren (SynRM) und Reluktanzmotoren mit Assistenzmagneten (PMaSynRM). Dies gilt für alle Effizienzklassen von IE1 bis IE5 (und höher). Ein strategischer Vorteil ist die perfektionierte Regelung von Reluktanzmotoren, wodurch Kunden auf den Einsatz seltener Erden wie Neodym und Dysprosium verzichten können, was die Rohstoffunabhängigkeit und die Zukunftssicherheit erhöht.
Motormontiertes Konzept: Die motormontierte Bauweise ist ein Kernelement der Kostal-Philosophie. Sie bringt den Wegfall des Schaltschranks, eliminiert lange, EMV-kritische Motorkabel und die Notwendigkeit zusätzlicher Schaltschrankkühlung. Das Konzept garantiert eine universelle mechanische Adaption auf nahezu jeden Motor am Markt.
Sensorlose Regelung: Der MC1 nutzt das patentierte Kostal Regelungsverfahren basierend auf der Pulsinjektion. Dieses Verfahren nutzt die magnetische Anisotropie des Motors als Sensorsignal, wodurch der Motor selbst zum Sensor wird. Die Regelung erfolgt sensorlos bis Drehzahl Null und ermöglicht eine geberlose Positionierung. Dies erhöht die Robustheit, da Rotorlagegeber, Geberkabel und die Umrichterschnittstelle entfallen, was Kosten senkt und die Ausfallsicherheit erhöht.
Software-Intelligenz
Die Inbetriebnahme wird durch ein Self Commissioning sehr vereinfacht und beschleunigt. Der Frequenzumrichter identifiziert den Motortyp, misst ihn durch und konfiguriert die Reglerparameter vollautomatisch in kurzer Zeit (oft in etwa zwei bis drei Minuten). Dieses Verfahren ist oft genauer als Messungen auf einem Prüfstand, da es im angeschlossenen System arbeitet und so Fehlerquellen der Freiluftverkabelung eliminiert.
Ein zentrales Element der Kostal-Strategie ist die Ersetzung von Hardware durch clevere Software und optimiertes Design, um Kosten zu senken. Durch spezielle Regelungsmodelle kann die Bremsenergie im Motor verbraucht werden, wodurch in vielen Anwendungen externe Bremswiderstände unnötig werden. Auch bei der Netzrückwirkung werden durch optimierte Zwischenkreistopologie und spezielle Software-Drosseln reduziert, um die EMV C2-Anforderungen für den Industriebereich einzuhalten. Der MC1 verfügt zudem über eine integrierte Soft-SPS (IEC 61131-3) zur Abbildung kleinerer Steuerungsaufgaben, wodurch kleine externe Steuerungen ersetzt werden können. Das modulare Konzept reduziert die Variantenvielfalt: Optionen wie die Funktionale Sicherheit (SIL 3 / PLe), E/A-Erweiterungen (M12-Stecker) oder die lokale Bedieneinheit (Display) können über Plugin- oder Housing Optionen vom Kunden nachträglich selbst eingebaut werden.
Spezialisierung für die Intralogistik
Der Inveor MC1 deckt den Leistungsbereich von 0,55 kW bis 4,0 kW (3AC) und 0,55 kW bis 2,2 kW (1AC) ab, unterteilt in die Baugrößen A (bis 1,5 kW 3AC) und B. Das Gerät ist auf eine hohe Überlastfähigkeit von bis zu 250% ausgelegt. Das zweiteilige Aluminium-Druckgussgehäuse erreicht die Schutzart IP65 und strebt die Zertifizierung UL Type 4X an. Die Konstruktion ermöglicht Kabeleinführungen von drei Seiten, um mechanischen Hindernissen entgegenzuwirken.
Die Variante MC104 ist speziell für die Intralogistik konzipiert, wobei der Fokus auf horizontaler Fördertechnik liegt. Der MC104 verfügt über eine Haltebremsenansteuerung sowie einen internen Bremswiderstand. Ein entscheidender Vorteil ist die externe 24V DC-Versorgung für die Steuereinheit (Control Unit), um die Feldbuskommunikation und Diagnose aufrechtzuerhalten, auch wenn die 400V-Hauptspannung abgeschaltet ist. Die Ethernet-Varianten (MC103/MC104) verfügen über zwei Anschlüsse und beherrschen über dasselbe Gerät unterschiedliche Ethernet-Feldbusprotokolle wie Profinet, EtherCAT und Ethernet/IP, was die Komplexität und Variantenvielfalt reduziert.
Minimierung der Stillstandszeiten
Zur Minimierung von Stillstandszeiten wurde die Mechanik für einen einfachen Austausch optimiert: Bei einem Ausfall muss lediglich die Oberschale (vier Schrauben) gelöst und getauscht werden; die Unterschale mit der Leistungsverkabelung verbleibt am Motor. Für die schnelle Wiederinbetriebnahme verfügen die Varianten MC102, MC103 und MC104 über einen MicroSD-Kartenslot. Dieser ermöglicht das einfache Kopieren und Übertragen des Parametersatzes auf ein Ersatzgerät, wodurch die Wiederinbetriebnahme extrem beschleunigt wird.
Im Sinne der Predictive Maintenance integrieren die Varianten MC103 und MC104 ein Vibration Monitoring. Der Sensor ist direkt im Umrichter verbaut und misst triaxiale Schwingungen (X, Y, Z), wobei die Erfassung als RMS-Werte im Wertebereich bis 8g erfolgt. Da Sensor, CPU und Stromversorgung bereits integriert sind, ist dies eine kostengünstige Lösung zur frühzeitigen Erkennung von Verschleiß oder drohenden Ausfällen. Die Vibrationsdaten sowie andere wichtige Betriebsparameter (Spannung, Strom, Temperatur) können über die Feldbus-Schnittstellen zur zentralen Analyse in übergeordneten Systemen oder der Cloud bereitgestellt werden.
Für den Service dient eine standardisierte USB-C-Schnittstelle zur Diagnose und Parametrierung per Laptop, wobei die 5V-Versorgung des Laptops ausreichend ist. Dies eliminiert die Abhängigkeit von proprietären Servicekabeln und erlaubt die Konfiguration ohne angeschlossene Hauptspannung. Zusätzlich kann ein optionaler, vom Kunden nachrüstbarer Bluetooth-Stick unter die Gehäuseabdeckung gesteckt werden. Dies ermöglicht die Steuerung und Parametrierung per App.
Fazit
Der Inveor MC1 ist die Antwort von Kostal auf den Wunsch nach Unabhängigkeit und Transparenz im Antriebsmarkt. Durch die Kombination des robusten, motormontierten Aufbaus, der revolutionären sensorlosen Regelung, die den Motor zum Sensor macht, und einem konsequent modularen Konzept, bietet Kostal eine Plattform, die es Kunden erlaubt, maßgeschneiderte, hochperformante und wartungsfreundliche Antriebssysteme ohne unnötige Kompromisse zu realisieren.
