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Statorkernbleche sind wichtige Komponenten bei Asynchronmotoren und spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung von Leistung und Wirkungsgrad. Diese hauchdünnen Stahlbleche, die in der Regel aus Elektro- oder Siliziumstahl bestehen, werden mit Isolationsmittel beschichtet und präzise gestapelt, so dass ein Paket kreisförmig angeordneter Blechlamellen entsteht, auf dem die Statorwicklungen angeordnet sind. Die Hauptfunktion des Statorkerns besteht darin, elektrische in mechanische Energie umzuwandeln, indem er ein Magnetfeld erzeugt, das die Antriebswelle in Rotation versetzt.
STATOR-KERNSCHICHTEN
Statorkerne werden laminiert, um zwei wichtigen Herausforderungen zu begegnen: Wirbelstromverlust und Hystereseverlust. Sobald der Statorkern aufgrund des durch die Wicklungen fließenden Wechselstroms einem variierenden Magnetfeld ausgesetzt ist, werden Wirbelströme induziert. Diese zirkulierenden Ströme verursachen Leistungsverluste und eine Erhitzung des Motors. Setzen wir den Statorkern aber aus Lamellen zusammen, lassen sich solche Wirbelströme signifikant reduzieren. Das Laminieren minimiert auch den Hystereseverlust, der auftritt, wenn sich die magnetischen Domänen im Stahlkern als Reaktion auf Änderungen im Magnetfeld ständig neu ausrichten. Diese Ummagnetisierung führt zu Energieverlusten in Form von Wärme. Der Einsatz von Lamellen sorgt durch ihre glatte, gleichmäßige Oberfläche für eine ruhige Rotationsbewegung, verringert Hystereseverluste und verbessert den Wirkungsgrad.
FÜR STATORBLECHE VERWENDETE MATERIALIEN
Siliziumstahl wird aufgrund seiner hervorragenden magnetischen Eigenschaften häufig für Statorbleche verwendet. Er zeichnet sich durch niedrige Kernverluste aus bei gleichzeitig hoher magnetischer Permeabilität und eignet sich damit perfekt für energieeffiziente Hochleistungsanwendungen. Bei einigen Sonderanwendungen, die außergewöhnliche magnetische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit oder hohe Flussdichten erfordern, kommen auch alternative Werkstoffe wie Nickel- oder Kobaltlegierungen zum Einsatz.
DIE ROLLE VON STATOR-LAMELLENSTAPEL BEI ASYNCHRONMOTOREN
Lamellenstapel spielen für die Funktion von Asynchronmotoren eine entscheidende Rolle, denn sie beeinflussen die Motorleistung und den Wirkungsgrad.
MOTORKÜHLUNG
Eine wirksame Kühlung ist wichtig, um die volle Leistungsfähigkeit des Motors aufrechtzuerhalten und Schäden durch Überhitzen zu vermeiden. Bei der Steuerung des Wärmeflusses im Statorkern haben die Lamellenstapel eine wichtige Funktion inne, denn sie bilden Kanäle für Kühlgase wie Wasserstoff oder Luft und ermöglichen eine wirksame Wärmeabfuhr weg von den kritischen Komponenten.
VERBESSERTER WIRKUNGSGRAD, HÖHERE LEISTUNG
Stator-Stacks tragen erheblich zu einem verbesserten Wirkungsgrad und einer höheren Gesamtleistung von Asynchronmotoren bei. Durch weniger Leistungsverlust aufgrund von Wirbelströmen und Hysterese wird ein Großteil der elektrischen Energie in nutzbare mechanische Arbeit umgewandelt oder als Strom gespeichert. Die glatte Oberfläche der Blechpakete minimiert den Hystereseverlust und sorgt für eine effiziente Erzeugung der Rotationskraft. Zudem brillieren laminierte Kerne durch einheitliche Materialeigenschaften und Abmessungen, was für einen stabilen, präzisen Motorlauf sorgt.
VORTEILE VON LAMINIERTEN STATOR-KERNEN
WENIGER LEISTUNGSVERLUST
Die Lamellenstapel verringern Wirbelströme und Hystereseverlust, was zu mehr Energieeffizienz führt.
VERBESSERTE MECHANISCHE PERFORMANCE
Die glatte Oberfläche minimiert den Hystereseverlust und sorgt für eine wirksame Umwandlung der Energie.
MEHR STABILITÄT UND PRÄZISION
Einheitliche Materialeigenschaften und Abmessungen gewährleisten eine konstante Leistung.
ROTOR-LAMELLENSTAPEL FÜR DEN MOTOR
Auch Rotorbleche werden aus Blechlamellen aus legiertem Stahl hergestellt, sind aber wesentlich komplexer konstruiert. Während die Hauptaufgabe des Stators darin besteht, ein Magnetfeld zu erzeugen, soll der Rotor auf dieses Magnetfeld mit einer Rotationsbewegung reagieren. Die Lamellenstapel des Rotors werden in der Regel aus dickeren Blechen hergestellt, die sich leicht magnetisieren und entmagnetisieren lassen. Diese Pakete bestehen aus mehreren Lagen Blechlamellen, deren Formen exakt so gestanzt sind, dass sie im Zusammenspiel mit dem Stator ein Magnetfeld erzeugen. In der Regel ist der Rotor das bewegliche Element des Motors, er dreht sich mittenzentriert im Stator. Ohne Rotor könnte der Motor keine Leistung erzeugen, denn es bedarf der Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld des Stators und der Drehbewegung des Rotors, um Strom zu generieren.
WESENTLICHE UNTERSCHIEDE VON ROTOR- UND STATOR-STACKS
ANWENDUNGSFÄLLE FÜR ROTOR-STATOR-STACKS
Elektromotoren finden eine Vielzahl von Anwendungen, für die laminierte Kerne unerlässlich sind. Zu den gängigsten Einsatzbereichen gehören Industrieanlagen und Maschinen, Heizung-Lüftung-Klima, Elektrofahrzeuge, Elektrowerkzeuge, Hausgeräte und Systeme für erneuerbare Energien wie Windkraftanlagen, wo Rotor-Lamellenstapel unerlässlich sind für die Umwandlung von Windenergie in Strom.
FORTSCHRITTE IN DER HERSTELLUNG Aufgrund der großen Nachfrage nach kompakten Stacks und leisen, laufruhigen Motoren hat sich die Technologie der Laminierung enorm weiterentwickelt. Präzise Geometrien gewinnen bei der Herstellung von Lamellenstapeln immer mehr an Bedeutung, was vor allem am Bedarf an konsistenten mechanischen Eigenschaften liegt. Um die elektrische Isolation zwischen den Blechen zu gewährleisten, haben sich verschiedene Verfahren zur Lamellenstapelbildung entwickelt, wobei der Schwerpunkt auf einer wirtschaftlichen Massenproduktion liegt. Blechlamellen in großen Stückzahlen für Fahrmotoren werden üblicherweise auf Stanzmaschinen mit Progressivwerkzeug gefertigt.
Dünnere Bleche und komplexere Designs erfordern Werkzeuge mit mehr Stufen und damit längere Pressen. Zur Bildung der Rotor- bzw. Statorkerne werden die Blechlamellen lose gestapelt, stanzpaketiert, verschweißt, verklebt oder mittels einer Kombination dieser Methoden verbunden. Das Stanzpaketieren, oft ergänzt durch Schweißen, stellt eine gute Kombination aus Toleranzen und Kosten dar und ist somit die am häufigsten verwendete Methode. Allerdings gewinnen modernere Fügetechniken wie das Kleben immer mehr an Bedeutung, da sie Wirbelstromverluste reduzieren.
KÜNFTIGE TRENDS
Es ist davon auszugehen, dass der Trend hin zu immer dünneren Laminierungen für weniger Verluste und mehr Beständigkeit anhalten wird. Innovative Fügetechniken und Werkstoffe werden vermutlich den Wirkungsgrad von E-Motoren erhöhen. Zu erwarten ist auch, dass sich in der Massenfertigung Bleche mit einer Dicke von maximal 0,2mm und weniger durchsetzen werden. Wahrscheinlich wird das Spannungsarmglühen stärker zum Einsatz kommen, damit beim Stanzen die magnetischen Eigenschaften möglichst wenig beeinflusst werden.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass das Laminieren von Rotor-Stator-Stacks bei der Leistungsoptimierung und Effizienz von Elektromotoren einen Schlüsselfaktor darstellt. Die Fortschritte bei Material, Herstellungsverfahren und Fügetechnologien bewirken eine vielversprechende Weiterentwicklung von E-Motoren und tragen dazu bei, dass Elektrofahrzeuge und andere elektromechanische Systeme immer besser angenommen werden.
VERWANDTE LÖSUNGEN
SCHNELLLÄUFERPRESSEN
Schnelle Pressen sind so konzipiert, dass sie eine außergewöhnliche Produktionsleistung und unübertroffene Präzision in jedem Prozessschritt bieten. Jedes einzelne Merkmal unserer Maschinen wurde entwickelt, um die höchsten Qualitätsstandards in der Branche zu erfüllen, wenn es um das Laminieren geht.
ELEKTROBAND-SPALTANLAGEN
Unsere Spaltanlage ist so konzipiert, dass sie hohe Qualitäts- und Präzisionsstandards erfüllt. Ausgestattet mit modernster Technologie arbeitet sie maximal effizient und hochpräzise, gewährleistet die charakteristischen magnetischen Eigenschaften des Werkstoffs und minimiert so Energieverluste.