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Ihr Experte in der Verarbeitung von Elektroblech
Werkzeug-, Sondermaschinen- und Prototypenbau zur Herstellung von Rotor- und Statorpaketen für Elektromotoren.
Als Blechpakete bezeichnet man mehrere Lagen von Elektroblech, die mittels eines Fügeverfahrens miteinander verbunden sind. Als Rotorpakete bzw. Statorpakete sind sie ein wichtiger Bestandteil von Elektromotoren.
Zur Herstellung von Blechpaketen aus Elektroblech kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, die Abhängig von der zu produzierenden Stückzahl, der Geometrie der Lamellen, den Anforderungen an die elektrische Isolation und vielen weitern Faktoren. Im Folgenden kann daher nur eine allgemeine Übersicht gegeben werden.
Blechpakete bestehen aus mehreren Lagen Elektroblech. Als Elektroblech oder Elektroband bezeichnet man weichmagnetische Metalllegierungen. Am häufigsten kommen hierbei Silizium-Eisen-Legierungen zum Einsatz. Grundsätzlich kann man die fertigen Bänder in kornorientiertes und nicht-kornorientiertes Blech unterteilen. Bei kornorientierten Werkstoffen wird durch mehrere Walz- und Glühprozesse eine Textur im Material erzeugt, indem sich dessen Fasern in eine bestimmte Richtung ausrichten. Elektroblech ist mit einer weltweiten Jahresproduktion von ungefähr 10 Millionen Tonnen der wichtigste weichmagnetische Werkstoff in der industriellen Fertigung.
Aus dem fertigen Elektroband werden einzelne Lamellen bzw. Platinen ausgestanzt. Deren Form orientiert sich dabei an den Anforderungen, die an die magnetischen Eigenschaften des fertigen Blechpakets gestellt werden. Eine Alternative zum klassischen Stanzen ist das Laserschneiden. Es eignet sich besonders für den Bau von Erstmustern und Prototypen bei deren Stückzahl sich ein Stanzwerkzeug nicht lohnt. Die einzelnen Platinen werden anschließend aufeinander geschichtet. Wird zur Herstellung des Blechpakets ein kornorientiertes Blech verwendet, so werden die Platinen gegeneinander versetzt; die Kornausrichtung ist also von Lage zu Lage nicht parallel.
Zur Herstellung von Elektroblechpaketen gibt es verschiedene Verfahren, die alle ihre spezifischen Vor- und Nachteile haben. Die Auswahl des am besten geeignetsten Verfahrens kann eine große Herausforderung darstellen.
Das Stanzpaketieren oder Durchsetzfügen ist ein mechanisches Verfahren, bei dem die einzelnen Platinen mit einem Stanzwerkzeug verbunden werden. Der Vorteil dieser Methode liegt in der Möglichkeit verschiedene Fertigungsschritte wie Stanzen, Umformen und Fügen in einem Prozess zu verbinden. Ein wesentlicher Nachteil des Durchsetzfügens ist der Umstand das durch den Stanzprozess die magnetischen Eigenschaften der Lamellen verändert werden. Um dies wieder auszugleichen wird je nach Bedarf eine abschließende Wärmebehandlung des Blechpakets - das sogenannte Schlussglühen – durchgeführt.
Das Verbacken - häufig, aber nicht ganz korrekt, „Verkleben“ genannt - ist ein thermisches Fügeverfahren. Damit die einzelnen Platinen miteinander verbunden werden können, muss deren isolierende Lackschicht aus einem speziellen Backlack bestehen. Dieser wird unter Hitzeeinwirkung weich und verbindet die Platinen miteinander. Im Gegensatz zum Stanzpaketieren oder Schweißen greift dieses Verfahren nicht in die Struktur des Elektroblechs ein, wodurch die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften erhalten bleiben. Außerdem kommt es bei verbackenen Elektroblechpaketen zu weniger Kurzschlüssen und Wirbelstromverlusten zwischen den einzelnen Lamellen.
Beim Schweißen kommen vor allem das Wolfram-Inertgas-Schweißen und das Laserschweißen zum Einsatz. Dabei handelt es sich grundsätzlich um ein sehr bewährtes Verfahren, dass jedoch aufgrund des Zeitaufwands vor allem für Prototypen und Kleinserien in Frage kommt. Ein Nachteil des WIG-Schweißens ist der unvermeidliche Eintrag von Fremdstoffen, zum Beispiel durch die verwendeten Schweißdrähte. Beim Laserschweißen besteht diese Gefahr nicht, da der Laser ohne zusätzliche Materialien auskommt.
Die Rotoren von Elektromotoren bestehen heute grundsätzlich immer aus Blechpaketen, Statoren hingegen können auch aus einem Permanentmagneten bestehen. Dies kommt heute jedoch nur noch bei sehr einfachen Motoren vor. Um den hohen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz moderner Maschinen genügen zu können, bestehen auch die Statoren der darin verwendeten Motoren aus einem Blechpaket.
Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten, da hierbei mehrere Aspekte bedacht werden müssen. So sind gestanzte Blechpakte beispielsweise einfach in der Herstellung, benötigen aber eine zusätzliche Schlussglühung und bieten eine schlechtere Isolation gegen Kurzschlüsse zwischen den paketierten Blechlamellen. Verbackene Pakete haben diese Nachteile nicht, jedoch dauert der Backprozess länger. Die hohe Kunst besteht also in einer sinnvollen Abwägung zwischen Zeitaufwand, Kosten und qualitativen Ansprüchen an das fertige Produkt.
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