PROJEKT „ELEKTROMOTOREN“

• Gießtechnische Ansätze zur Steigerung des Wirkungsgrads von Elektromotoren.

Als Experten für Aluminium- und Kupferguss forschen wir im Konsortium mit dem Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen (utg) der Technischen Universität München (TUM) und dem Simulationsanbieter RWP GmbH an einem Projekt zur Effizienzsteigerung von Elektromotoren.

Gefördert wird das Projekt unter dem Titel „Optimiertes Gießverfahren zur Steigerung der Effizienz von Elektromotoren" von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU).

Die übergeordnete Zielsetzung des Forschungsprojektes war die Entwicklung von Gießverfahren zur verbesserten Herstellung von gegossenen Rotoren für Asynchronmotoren und die Betrachtung der Einflüsse der Gießparameter auf den Wirkungsgrad der Rotoren.

Im Rahmen des Projekts wurden die Einflussfaktoren des Prozessschritts des Gießens eines Kurzschlusskäfigs auf die Eigenschaften des Rotors untersucht. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die Temperaturbelastung im Gießprozess keine signifikante Veränderung der magnetischen Eigenschaften des Rotors bewirkt. Die Fertigung von Rotoren für Asynchronmotoren kann sowohl im Schwerkraft- als auch im Niederdruckguss erfolgen. Die Höhe der Rotoren kann durch eine geschickte Einstellung des Temperaturgradienten und der Gießtechnik erweitert werden. Für größere Stablängen sind die Verfahren jedoch durch den nicht vorhandenen oder geringeren Nachdruck begrenzt.

Das Konsortium demonstrierte, dass die Fertigung von Rotoren für Asynchronmotoren im Niederdruck- und Schwerkraftguss möglich ist. Mit einem Außendurchmesser von 35 mm und einer Höhe von 48 mm des Rotors sowie einer Dicke der Leiterstäbe zwischen 0,7 und 3,5 mm konnte ein Demonstrator mit extremen gießtechnischen Herausforderungen erzeugt werden. Im Vergleich zu einem im Druckgießverfahren gefertigten Rotor konnte eine deutlich verbesserte Gussqualität erzielt werden. Im Vergleich zum Druckguss konnte der mittlere Fehlstellenanteil von 7,7 % auf 0,5 % reduziert werden. Dies sollte zu einer Reduzierung des elektrischen Widerstands führen, was wiederum zu einer Verringerung der Energieverluste und Abwärme im Rotor führt.

Die Ergebnisse zeigen das Potential zur Herstellung von Rotoren mittels Schwerkraft und Niederdruckguss auf. Bei mindestens gleichbleibenden magnetischen Eigenschaften im Vergleich zum Druckguss sind die Verfahren aufgrund der deutlich geringeren Werkzeugkosten eine wirtschaftlich interessante Alternative zum Druckguss oder der integralen Bauweise von Asynchronrotoren.

25.11.2021, Fuchs G. Tagungsbeitrag auf der Barbaratagung des Fraunhofer IGCV in München unter dem Titel „Gießtechnische Ansätze zur Steigerung des Wirkungsgrads von Elektromotoren“

27.04.2023; Fuchs G.,Bissels J. Konferenzbeitrag auf dem österreichischer Gießereitag in Schladming unter dem Titel „Gießtechnische Ansätze zur Steigerung der Effizienz von Elektromotoren“

21.03.2024, Fuchs G.,Bissels J Konferenzbeitrag auf der World Magnetic Konferenz in Augsburg unter dem Titel „Gießtechnische Ansätze zur Steigerung der Effizienz von Elektromotoren “

06.06.2024, Fuchs, G., „Efficiency Increase of Asynchronous Motors using Casting Technology Approaches“, E|PTS, Bamberg, 06.06.2024