Fortschritte in der Gießereitechnik
An die gewickelten Spulen elektrischer Maschinen werden eine Vielzahl von Anforderungen gestellt. Einerseits soll die maximale Leistung einer elektrischen Maschine durch einen hohen Nutfüllungsgrad und damit eine gute Ausnutzung des vorhandenen Bauraums erreicht werden. Andererseits muss eine gute Kühlung der Spule gewährleistet sein und zusätzliche Verluste durch Stromumlenkung sollen vermieden werden. Darüber hinaus besteht ein übergeordneter Bedarf an einer kostengünstigen und automatisierten Fertigung und Montage der Spulen. Wir haben ein Verfahren entwickelt, das eine gießtechnische Herstellung von Spulen für elektrische Maschinen ermöglicht. Die in diesem Verfahren hergestellten Spulengeometrien mit einem flachen Leiteraufbau bieten entscheidende Vorteile gegenüber konventionell hergestellten Spulen.
Materialien
Für die gießtechnische Herstellung von Coils können verschiedene Materialien verwendet werden:
- Kupfer und Kupferlegierungen
- Aluminium und Aluminiumlegierungen
So ist es möglich, je nach Anforderung den Schwerpunkt auf Leistung, Gewicht, Preis oder einfache Herstellung zu legen.
Isolierende Beschichtungen
Für den Einsatz in einer elektrischen Maschine benötigt die Spule eine isolierende Beschichtung. Daher werden verschiedene Beschichtungsverfahren entwickelt und getestet. Es können sowohl herkömmliche Pulverbeschichtungen als auch Tauchbeschichtungen eingesetzt werden, die eine gute Durchschlagsfestigkeit und Temperaturbeständigkeit gewährleisten. Neuartige Beschichtungen bieten den Vorteil einer hohen Temperaturbeständigkeit bei dünneren Schichtdicken sowie die Möglichkeit des Einsatzes in aggressiven Umgebungen wie Ölen oder Kältemitteln.
Gießverfahren
Cast Coils können mit einer Reihe von Gießverfahren hergestellt werden. Je nach Coilgröße, Werkstoff oder Stückzahl kann das beste Verfahren gewählt werden. Wir bieten die folgenden Gießverfahren für Bänder an:
- Druckgussverfahren
- Feinguss
- Lost-Foam-Verfahren
- Niederdruckguss
- Metallspritzguss
So ist es möglich, je nach Größe, Anzahl, Material und Verwendung die passende Fertigungstechnologie zu wählen.
Vorteile
Spulen, die im Gießverfahren hergestellt werden, bieten viele Vorteile gegenüber konventionell gewickelten Spulen. Der größte davon liegt in einem höheren Nutfüllungsgrad durch die wesentlich bessere Ausnutzung des vorhandenen Bauraums. So können Spulen mit einem Nutfüllungsgrad von bis zu 90% konstruiert und gefertigt werden. Wesentliche Vorteile von gegossenen Spulen sind:
- Verbesserte Wärmeableitung
- Hohe Stromdichte
- Hohe Leistungsfähigkeit und Drehmomentdichte
- Einfache Erstellung von Variationen
- Ersetzen von Kupfer durch Aluminium
Anwendungen
Gegossene Aluminiumspulen, insbesondere in Kombination mit neuartigen Beschichtungen, ermöglichen den Einsatz von leichteren Elektromotoren für Standardanwendungen. Auch Hochleistungsmaschinen mit gegossenen Kupferspulen und sehr hohen Nutfüllungsgraden sind möglich. Speziell beschichtete Aluminiumspulen ermöglichen darüber hinaus den Einsatz in Kühlsystemen mit aggressiven Kältemitteln, um die Effektivität der Anlage zu erhöhen und der Korrosionsgefahr für den Elektromotor zu begegnen.
Zusammenfassung
Die gießtechnische Herstellung von Spulen ermöglicht völlig neue Konzepte für die Konstruktion von elektrischen Maschinen. Von Hochleistungsmaschinen mit Kupferspulen bis hin zu Leichtbau-Elektromotoren mit Aluminiumspulen sind die Anwendungsgebiete vielfältig.
Unsere Dienstleistungen
- Elektromagnetische Simulation und konstruktiver Entwurf der Spulengeometrie
- Herstellung und Beschichtung von Prototypenserien
- Grundlegende Verfahrensentwicklung für gießtechnisch hergestellte Coils
- Entwicklung, Konstruktion und Prüfung von elektrischen Maschinen mit gegossenen Spulen
- Durchführbarkeitsstudien
- Beratung beim Aufbau von Pilotserien
