Wie Rotor und Stator die elektromagnetischen und mechanischen Eigenschaften von E-Antrieben beeinflussen
Rotor Stator
- 03.04.2025
Rotor und Stator als elektromagnetische Gegenspieler
Die meisten Elektromotoren basieren auf dem Prinzip der Lorenzkraft. Sie wirkt in einem äußeren Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter im Inneren. Wechselt die Stromrichtung mit einer bestimmten Frequenz, wird vom Magnetfeld die Bewegung des Leiters initiiert. Durch die Bauweise eines Elektromotors erzeugt Wechselstrom so eine Drehbewegung, die dann als Antrieb genutzt wird.Der Rotor ist der bewegliche, sich drehende Teil des Elektromotors und sitzt zwischen den Polen des Stators. Der Stator, auch Ständer genannt, ist der unbewegliche Teil des Elektromotors und der magnetische Gegenspieler des Rotors. Seine Aufgabe ist es, das magnetische Feld innerhalb des Elektromotors zu steuern.
Rotor und Stator werden aus ferromagnetischen Werkstoffen hergestellt, etwa aus Eisen, Nickel, Kobalt sowie speziellen Mischungen wie der häufigen Eisen-Silizium-Legierung. Da Rotorkerne und Statorkerne aus Vollmaterial aufgrund hoher Wirbelstromverluste leistungsmäßig ineffizient wäre, werden beide Bauteile aus einzelnen Blechlamellen gefertigt (die jeweils durch eine wenige Mikrometer dünne Beschichtung voneinander isoliert sind), zu Paketen gestapelt und verbunden.
Die Blechpakete des Rotors müssen als bewegliche Komponenten hohen mechanischen Belastungen gewachsen sein; die Blechpakete des Stators sind für die Effizienz eines Elektromotors maßgeblich.
Präzision und Festigkeit von Blechpaketen
Neben den Materialeigenschaften des Elektroblechs zählen die Präzision des Stanzwerkzeugs und ein hochpräziser Verbindungsprozess zu den entscheidenden Faktoren bei der Fertigung von Rotor- und Statorpaketen. Bereits geringste Abweichungen können den Wirkungsgrad von Elektromotoren verschlechtern, da enge Toleranzen – im Bereich weniger Hundertstel Millimeter – erforderlich sind, um unerwünschte Vibrationen oder Wirbelstromverluste zu vermeiden.Moderne Stanzwerkzeuge, bei denen Stempel und Matrize exakt aufeinander abgestimmt sind, garantieren eine gleichmäßige Formgebung der einzelnen Lamellen. Dies ist unabdingbar, um eine optimale Magnetflussführung sicherzustellen und damit die Effizienz der Motoren zu maximieren.
Nur ein hochpräziser Stanzprozess mit großer Wiederholgenauigkeit gewährleistet, dass alle Lamellen exakt zugeschnitten sind und zu einem homogenen Paket gestapelt werden können mit herausragender mechanische Stabilität des Rotors und optimalen elektromagnetischen Eigenschaften des Stators.
Ein vergleichbar wichtiges Kriterium ist das Verfahren, mit dem die Lamellen verbunden werden. Durch Auftrag von Backlack oder speziellen Klebstoffen werden die einzelnen Lamellen vollflächig miteinander verbunden.
Das Verfahren bietet gegenüber alternativen Fügeprozessen wie Schweißen oder mechanischem Verpressen mehrere Vorteile. Zum einen wird das Risiko elektrisch leitender Verbindungen und somit von Kurzschlüssen minimiert. Zum anderen sorgt die vollflächige Verklebung für eine gleichmäßige Druckverteilung, sodass Verformungen vermieden werden und die exakte Geometrie der Blechpakete erhalten bleibt. Beides erreicht die isolierende Klebeschicht ohne Einschränkungen der elektrischen Eigenschaften.
Pionierleistungen – und das seit über 40 Jahren
Dabei werden mittels modernsten Verfahren aus Elektroblech exakte Lamellen für Rotor- und Statorpakete gestanzt. Anschließend nutzt KLEINER eine innovative Klebepaketierung. Anstelle der herkömmlichen Stanzpaketierung werden die einzelnen Blechlagen vollflächig verklebt. Diese Methode erlaubt die nahezu lückenlose Verbindung der Lamellen mit signifikanten elektrischen Vorteilen. So werden Wirbelstromverluste reduziert, der Eisenfüllfaktor gesteigert und damit eine höhere Leistungsdichte erzielt.
Auch mechanisch bietet die Klebetechnologie entscheidende Vorteile. Die hohe Anzahl von Klebepunkten sorgt außer für die gleichbleibend präzise Geometrie der Bauteile zu einer extrem hohen Festigkeit, wodurch das Blechpaket wesentlich steifer und vibrationsärmer wird. "Nebenbei" sorgt die Methode für ein verbessertes Geräuschverhalten. Auch steigert sich die Wärmeabfuhr, da unnötige Luftspalten zwischen den Lamellen vermieden werden.
Die KLEINER Klebetechnologie ist kompatibel mit den meisten Isolationslacken, Schmier- und Kühlmedien und gewährleistet eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit von bis zu 175 Grad Celsius.
Das traditionsreiche Familienunternehmen setzt mit seinem konsequenten Qualitätsanspruch, exzellenten Fertigungsprozessen und kontinuierlicher Innovation weiterhin Maßstäbe in Sachen Stanztechnik. Seinen Kunden liefert es mit einem umfangreichen Produktportfolio aus hochpräzisen Komponenten den entscheidenden Vorteil im wettbewerbsintensiven Markt für elektrische Antriebe.
