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Ihr Experte in der Verarbeitung von Elektroblech
Werkzeug-, Sondermaschinen- und Prototypenbau zur Herstellung von Rotor- und Statorpaketen für Elektromotoren.
Elektroblech, auch Elektroband genannt, ist ein weichmagnetischer Werkstoff aus Eisen-Silizium-Legierungen und als solcher das Ausgangsmaterial zur Herstellung von Magnetkernen.
Elektroblech ist ein Sammelbegriff für Legierungen aus Eisen und Silizium, die in der Regel in Form dünner Blechlagen (Dicke ca. 0,10 bis 1,0 mm) vorliegen. Es zählt zu den so genannten weichmagnetischen Werkstoffen. Als weichmagnetisch bezeichnet man diese Werkstoffe, weil sie sich leicht magnetisieren lassen. Dies geschieht entweder mit einem Permanentmagneten oder - häufiger - mittels einer Spule, die einen Eisenkernumschließt und durch die elektrische Energie geleitet wird.
Man unterscheidet kornorientierte Elektrobleche von nicht-kornorientierten. Als Kornorientierung bezeichnet man die Bildung kristallographischer Texturen im Werkstoff. Die Textur hat wiederum Einfluss auf die Werkstoffeigenschaften.
Elektroblech ist der kommerziell bedeutendste aller weichmagnetischen Werkstoffe. Die Jahresproduktion beträgt weltweit ca. 10 Millionen Tonnen. Die genauen Anforderungen an Elektrobleche hinsichtlich der magnetischen, physikalischen und anderen Eigenschaften sind in der DIN EN 10106 (für nicht-kornorientiertes Elektroblech) bzw. der DIN EN 10107 (für kornorientiertes Blech) normiert.
Zur Herstellung von Elektroband wird die geschmolzene Legierung zu einem dünnen Blech ausgewalzt. Dafür kommen sowohl Warm- als auch Kaltwalzprozesse zum Einsatz.
Der Siliziumanteil in den verschiedenen Legierungen kann bei bis zu 4 Prozent liegen, höhere Konzentrationen versucht man zu vermeiden, da das Material sonst recht schnell spröde wird und sich schlecht walzen lässt. Der Siliziumanteil liegt in den meisten kommerziell genutzten Blechsorten durchschnittlich bei 3,2 Prozent. Je nach gewünschten Eigenschaften kann der Legierung noch Mangan oder Aluminium hinzugegeben werden. Wichtig ist bei der Herstellung von Elektroblech vor allem, Verunreinigungen durch Karbide, Nitrite, Sulfide usw. möglichst gering zu halten, da selbst kleinste Partikel die magnetische Permeabilität negativ beeinflussen.
Wie entsteht kernorientiertes Elektroblech? Um dem Elektroband eine Kornorientierung zu geben, muss die Textur in zusätzlichen Arbeitsschritten erzeugt werden. Dazu wird das Elektroband mehrfach gewalzt und Glühbehandlungen unterzogen. Kornorientiertes Elektroblech ist teurer als nicht-kornorientiertes, hat aber dafür geringere Ummagnetisierungsverluste und eine höhere magnetische Leitfähigkeit.
Die fertigen Elektrobleche werden in der Regel aufgerollt zur Weiterverarbeitung transportiert. Dort angekommen werden aus den Bändern die einzelnen Lamellen in der gewünschten Form gestanzt oder geschnitten. Für Prototypen und Kleinserien bietet sich das Laserschneiden an, große Massen werden meist gestanzt, da dies schneller und kosteneffizienter vonstattengeht.
Als Halbzeug ist Elektroblech Ausgangsmaterial für eine Vielzahl elektronischer Bauteile und -elemente. Wenn hierbei kernorientiertes Elektroblech zum Einsatz kommt, so werden die einzelnen Lamellen in aller Regel so paketiert, dass die Ausrichtung der kristallographischen Texturen von Lage zu Lage nicht deckungsgleich ist. Durch die unterschiedliche Orientierung der Textur in den einzelnen Lagen können die magnetischen Eigenschaften des fertigen Bauteils beeinflusst werden.
Zur Isolierung werden die einzelnen Bleche mit einem Lack überzogen, um unerwünschte Kurzschlüsse zu vermeiden. Beim Verbacken dient der isolierende Lack auch gleichzeitig zur Verbindung der einzelnen Lamellen untereinander und als Korrosionsschutz.
Zur Herstellung eines Bauteils aus Elektroblech muss das in Rollen angelieferte Blech zunächst in die gewünschte Form gestanzt oder geschnitten werden. Die so entstandenen Platinen bzw. Lamellen müssen anschließend miteinander verklebt werden. Ob beides in einem Fertigungsprozess oder getrennt voneinander geschieht, hängt von der gewählten Fertigungsmethode ab.
Abschließend ist noch eine Schlussglühung des fertigen Bauteils notwendig, da das Stanzen die magnetischen Eigenschaften der Lamellen verändert hat. Durch das Schlussglühen können die ursprünglichen Eigenschaften wiederhergestellt werden.
Elektroblech bzw. -band wird vornehmlich zu Herstellung von Eisenkernen verwendet, wie man sie in Elektromotoren oder Dynamos, aber auch in Relais, Zündspulen, Transformatoren, Stromzählern und vielen anderen elektrischen Maschinen und Bauelementen der Elektrotechnik findet. Der Eisenkern bildet zusammen mit den elektrischen Leitern und verschiedenen mechanischen Bauteilen ein als Induktivität bezeichnetes Bauelement. Die historische Bezeichnung Eisenkern ist jedoch irreführend, denn moderne Eisenkerne bestehen nicht mehr aus einem massiven Eisenblock - das würde zu viel zu hohen Wirbelstromverlusten führen -, sondern eben aus Elektroblech (oder alternativ aus Ferriten).
Bei Elektromotoren bildet der mit einer oder mehreren Rotorspulen umwickelte Eisenkern den Anker (also den Rotor) des Motors. Doch auch der Stator ist in der Regel aus Elektroblech aufgebaut, da auch er meist ein Elektromagnet ist. Eine Ausnahme bilden hier nur sehr einfache Elektromotoren, in denen stattdessen ein Permanentmagnet zum Einsatz kommt. Die fertig paketierten Bauteile bezeichnet man entsprechend als Rotor- bzw. Stator-Pakete.
Man unterscheidet kornorientiertes Elektroblech von nicht-kornorientiertem. Ersteres hat günstigere magnetische Eigenschaften, ist aber teurer in der Herstellung, da die Kornorientierung in mehreren Arbeitsgängen nach der eigentlichen Herstellung des Blechs erzeugt werden muss.
Ferner unterscheidet man Elektroblech nach der genauen Zusammensetzung der Legierungen, aus der es hergestellt wurde. Dabei spielt vor allem der Siliziumanteil eine Rolle.
Grundsätzlich ist der Rotor bzw. Anker aus Elektroblech, da es sich bei ihm immer um einen Elektromagneten handelt. Sofern der Stator kein Permanentmagnet ist, besteht auch er aus einem Elektroblech-Paket.
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