Kontrolle der Kupferverluste im Stator und Rotor eines Elektromotors

Bestimmte Maßnahmen in der Motorenkonstruktion und -fertigung sind ein wichtiger Ansatz zur Reduzierung von Verlusten und bilden die Grundlage für die Senkung der Stator-Kupferverluste. Beispielsweise sind – unter Einhaltung der Isolationsvorgaben und des Betriebsprozesses – die Verringerung der Statorwicklungsdimensionen, die Reduzierung der Wicklungsanzahl und die Vergrößerung der Leiterfläche äußerst wirksame Maßnahmen. Dabei sollten der Leistungsfaktor und der Anlaufstrom des Motors berücksichtigt werden. Aus verschiedenen Gründen lassen sich diese Maßnahmen jedoch häufig nicht umsetzen. In solchen Fällen können Maßnahmen wie die Verlängerung der Eisenwicklung, die Vergrößerung der Nutform und des Drahtdurchmessers sowie die Reduzierung der Windungszahl erforderlich sein. Diese Maßnahmen führen jedoch zwangsläufig zu einem Anstieg der Materialkosten.

Zusätzlich zu den oben genannten Maßnahmen ist auch die Änderung der Nutform wirksam: beispielsweise der Wechsel von einer offenen zu einer halboffenen Nut. Bei Motoren mit Aluminiumgussrotor zielt die Verwendung einer geschlossenen Nut darauf ab, die Form der Kernnut optimal auszunutzen, um den Luftspaltkoeffizienten des Motors zu maximieren und die Streureaktanz zu minimieren. Dies führt letztendlich zu Energieeinsparungen. Bei Motoren mit Aluminiumgussrotor ist die optimale Nutzung der Prozesseigenschaften der Flüssigkeitsfüllung und die maximale Optimierung der Nutform der Rotorbleche – beispielsweise durch konvexe, messerförmige, doppelkäfigförmige oder geschlossene Nuten – eine sehr vorteilhafte Konstruktionsverbesserung, die die Motoreffizienz positiv beeinflusst.

Im Hinblick auf den Fertigungsprozess sind die Schritte des Spulenwickelns, des Einbettens der Drähte und der Isolierung von entscheidender Bedeutung. Wie lässt sich sicherstellen, dass Spulen mit kleineren Enden reibungslos in die Nuten passen? Wie lässt sich unnötige Länge beim Wickeln reduzieren? Und wie verbessert sich die Isolierung, um die Spulen besser zu verfestigen? All dies sind wirksame Methoden zur Verlustminimierung. Im praktischen Betrieb zeigt sich, dass die Wicklung mit dem männlichen Ende bei gleicher Spule eine gleichmäßigere Form ergibt als die Wicklung mit dem weiblichen Ende. Zudem wird weniger Material zum Einbetten benötigt. Die mit der automatischen Wickelmaschine gewickelten Spulen weisen eine hohe Gleichmäßigkeit auf. Durch die Anpassung der Spannung lässt sich der Materialeinsatz minimieren, was sich positiv auf die Verlustkontrolle auswirkt.