Wir stehen für Nachhaltigkeit in unseren Produktionsabläufen
Ihr Experte in der Verarbeitung von Elektroblech
Werkzeug-, Sondermaschinen- und Prototypenbau zur Herstellung von Rotor- und Statorpaketen für Elektromotoren.
Als Lamellen, oder auch Platinen, bezeichnet man die einzelnen Lagen gestanzten Elektrobands bzw. -blechs, aus denen die Rotor- und Statorpakete von Elektromotoren aufgebaut sind.
Elektroblech-Lamellen bilden zusammen die einzelnen Lagen der Rotor- und Statorpakete, die integraler Bestandteil aller modernen Elektromotoren sind. Sie werden aus Elektroband gestanzt, wobei die verschiedensten Geometrien möglich sind. Über die Auswahl des Elektroblechs, die Geometrie der Lamellen und ihre Anordnung zueinander, können die magnetischen Eigenschaften des Paketes beeinflusst und optimiert werden.
Bei den meisten Elektromotoren dient der Rotor auch der Aufnahme der Kupferdrahtspulen, was beim Design der Lamellen entsprechend berücksichtigt werden muss.
Zur Herstellung von Lamellen für Elektromotoren kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz. Welches Verfahren wann angewandt wird, richtet sich nach verschiedenen Faktoren wie Kosten, optimaler Geometrie und Anzahl der zu produzierenden Lamellen.
Werkstoff für alle Lamellen ist das sogenannte Elektroblech. Dabei handelt es sich um Bleche aus Eisen-Silizium-Legierungen, eventuell mit Beimengung anderer Metalle, welche zu Lagen von 0,1 bis 1 mm Stärke ausgewalzt werden. Durch die metallurgische Zusammensetzung und zusätzliche Walz- und Glühprozesse erhält jedes Elektroblech genau definierte magnetische Eigenschaften. Abschließend wird das Elektroband zur Isolation mit einem Lack überzogen.
Insbesondere beim Stanzen verändern sich die magnetischen Eigenschaften des Elektroblechs an den Schnittkanten durch die entstehende Eigenspannung. Um diese Veränderungen auszugleichen und die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften des Elektrobandes in den fertigen Lamellen wiederherzustellen, bedient man sich des sognannten Schlussglühens. Bei diesem Prozess werden die fertigen Lamellen auf bis zu 800 °C erhitzt.
Um aus dem Elektroblech die eigentlichen Lamellen herzustellen, gibt es zwei Methoden: das Stanzen und das Laserschneiden. Das derzeit etablierteste Verfahren zur Herstellung von Elektroblech-Lamellen ist das Stanzen. Dabei werden die einzelnen Lamellen mittels eines Stanzwerkzeuges aus dem Elektroblech-Band gestanzt. Während einiger dieser Stanzwerkzeuge für die Herstellung von Prototypen und Kleinstserien bestimmt sind, können automatisierte Anlagen mit hoher Zuverlässigkeit mehrere tausende Lamellen am Tag herstellen. Das Laserschneiden ist ein sehr präzises Verfahren, mit dem sich auch komplexeste Geometrien umsetzten lassen. Wie der Name schon nahelegt, wird jede Platine von einem Laser einzeln aus dem Elektroband geschnitten. Dieses Verfahren ist natürlich zeitaufwändiger als das Stanzverfahren, weshalb es vor allem bei Kleinserien und im Prototypenbau zum Einsatz kommt.
Der letzte Arbeitsschritt auf dem Weg zum Rotor- bzw. Statorpaket ist das Paketieren. Dabei werden die einzelnen Lamellen zu einem festen Paket verbunden. Bei großen Stückzahlen geschieht dies in der Regel mittels Stanzpaketieren (dem sogenannten Durchsetzfügen bzw. Interlock-Verfahren). Dabei greifen die einzelnen Lamellen an den Stanzpunkten ineinander und werden so verbunden. Nachteil dabei ist die abermalige Veränderung der magnetischen Eigenschaften an den Fügestellen. Diese Problematik wird beim Verkleben vermieden. Bei diesem Verfahren dient der Isolationslack gleichzeitig zum Verkleben bzw. Verbacken der Lamellen (Backlack). In der Prototypen- und Kleinstserienfertigung kommt auch das Verschweißen, welches entweder im Wolfram-Inertgas-Verfahren oder mittels Laser erfolgen kann, zum Einsatz.
Das hat man früher durchaus getan. Die Rotoren früher Elektromotoren bestanden tatsächlich aus einem Stück Weicheisen (daher die umgangssprachliche Bezeichnung „Eisenkern“). Nachteil dabei sind jedoch die hohen Wirbelstromverluste. Die Isolationsschicht zwischen den Lamellen reduziert diese ganz erheblich. Außerdem können bei der Herstellung dünner Lagen von Elektro-Blech dessen magnetische Eigenschaften durch Walzen viel genauer beeinflusst werden als bei der Herstellung massiver Eisenteile.
Heute enthalten fast alle elektrischen Motoren Stator- und Rotorpaketen, die aus Elektroblechlamellen aufgebaut sind - und diese Elektromotoren sind allgegenwärtig. Ihr Einsatzbereich reicht von Kinderspielzeug und Haushaltsgeräten über Pumpen, medizinische Geräte und Heizungs-Anlagen bis zu riesigen Industriemotoren. Selbstverständlich wäre auch unser modernes Verkehrswesen - vom E-Bike über den Hochgeschwindigkeitszug bis zu Komponenten für die Raumfahrt - nicht denkbar ohne diese Technologie. Das alle diese Geräte und Maschinen immer weniger Strom verbrauchen, liegt nicht nur an der verwendeten Elektronik, sondern unter anderem auch an den immer geringeren Verlusten durch Wirbelströme, was wiederum auf das Material und Design der Elektroblech-Lamellen zurückzuführen ist.
Diese Frage lässt sich so pauschal nicht beantworten. Das Stanzpaketieren ist besonders für große Stückzahlen sehr gut geeignet, beeinflusst jedoch die magnetischen Eigenschaften der Lamellen an den Fügestellen negativ. Beim WIG-Schweißen besteht die Gefahr, dass das Paket durch Eintragungen aus dem Schweißdraht verunreinigt wird, beim Laserschweißen kann dies zwar nicht passieren jedoch sind beiden Verfahren recht zeitaufwändig. Das Verbacken bzw. Verkleben greift nicht in die magnetischen Eigenschaften der Lamellen ein, jedoch können auch bei diesem Verfahren noch keine so hohen Stückzahlen bewältigt werden wie beim Stanzpaketieren.
Wir stehen für Nachhaltigkeit in unseren Produktionsabläufen