Der wichtigste Rohstoff für Motorkerne sind Siliziumstahlbleche. Aktuell werden am häufigsten kaltgewalzte Bleche der Sorten 470, 600 und 800 verwendet, wobei die Sorten 470 und 600 besonders häufig in Hocheffizienzmotoren zum Einsatz kommen.
1. Geringer Verlust.
Die Kernverluste bei einer bestimmten Frequenz und magnetischen Flussdichte sind ein wichtiger Indikator für die Eigenschaften von Elektroblechen. Sie setzen sich aus Hystereseverlusten und Wirbelstromverlusten zusammen. Die Hystereseverluste beschreiben den Energieverbrauch, der durch die Wechselmagnetisierung des Kerns entsteht. Sie hängen von der Materialzusammensetzung und der Korngröße ab und lassen sich durch die Fläche der Hystereseschleife darstellen. Die Wirbelstromverluste hingegen sind die Widerstandsverluste, die durch die bei der Wechselmagnetisierung des Kerns entstehenden Wirbelströme verursacht werden. Sie hängen vom spezifischen Widerstand und der Dicke des Materials ab. Um die Kernverluste zu reduzieren, weisen Elektrobleche daher eine geringere Dicke und einen höheren spezifischen Widerstand auf.
2. Hohe magnetische Leitfähigkeit.
Je höher die magnetische Leitfähigkeit, desto kleiner kann die Querschnittsfläche des Magnetkreises bei konstantem Fluss reduziert werden, wodurch Kupfer in der Erregerwicklung eingespart und die Größe des Motors verringert wird.
3. Gute Laminiereigenschaften.
Elektrobleche sollten eine geeignete Härte aufweisen, weder zu spröde noch zu weich sein. Die Oberfläche sollte glatt, eben und gleichmäßig dick sein (wobei Plattenunterschiede kontrolliert werden müssen), was das Stanzen erleichtert und den Stapelkoeffizienten verbessert. Dieselbe Form kann für kaltgewalzte Stahlbleche verwendet werden, wodurch sich ihre Lebensdauer im Vergleich zu warmgewalzten Stahlblechen deutlich verlängert. Bei einigen kaltgewalzten Elektroblechen mit anorganischen oder organischen Beschichtungen kann die Anzahl der Stanzhübe pro Formdurchgang nach einmaligem Schleifen um fast das Zehnfache erhöht werden. ● Kostengünstig und einfach zu handhaben. Zusätzlich zu den oben genannten Anforderungen stellen manche Motoren höhere Anforderungen an magnetisch leitfähige Materialien. Beispielsweise geringe magnetische Durchschlagsfestigkeit und geringe magnetische Ausdehnung. Diese Anforderungen sind vielfältig und müssen umfassend berücksichtigt werden.
●Siliziumstahlblech
Ein siliziumhaltiger legierter Stahl, der zu dünnen Blechen gewalzt wird. Er wird allgemein als Siliziumstahlblech bezeichnet. Je nach Herstellungsverfahren wird er in warmgewalztes Siliziumstahlblech (dessen Herstellung weitgehend eingestellt wurde) und kaltgewalztes Siliziumstahlblech unterteilt. Kaltgewalztes Siliziumstahlblech lässt sich weiter in orientierten und unorientierten Typ unterteilen. Siliziumstahlbleche werden heutzutage hauptsächlich in Blechform geliefert. Um die magnetischen Eigenschaften des Siliziumstahlblechs zu verbessern und seine Scherfestigkeit zu reduzieren, werden inländische Siliziumstahlbleche im Walzwerk einer Glühbehandlung unterzogen.
●Siliziumstahlblechfrei
Der Motorkern besteht heute aus Siliziumstahlblechen anstelle von kohlenstoffarmen Stahlplatten und Reineisen. Dies war ein bedeutender Fortschritt. Die verlustarmen Siliziumstahlbleche verbesserten die Motorleistung und reduzierten die Baugröße. Heutzutage werden für die Kerne kleiner Motoren anstelle von Siliziumstahlblechen siliziumarme Stahlbleche (auch bekannt als kohlenstoffarme Elektrobleche oder Reineisen-Elektrobleche) verwendet, da sich die mit moderner Technologie hergestellten siliziumarmen Stahlbleche von den ursprünglichen kohlenstoffarmen Stahlplatten unterscheiden. Sie weisen nicht nur eine hohe magnetische Induktionsstärke auf, sondern auch ähnliche Eisenverluste wie Siliziumstahlbleche. Kleine Wechselstrommotoren, die mit siliziumarmen Stahlblechen konstruiert und gefertigt werden, können weiter verkleinert, leichter und kostengünstiger gestaltet werden. Da die siliziumarmen Stahlbleche zudem weicher sind, ermöglichen sie höhere Stanzgeschwindigkeiten und eine längere Lebensdauer der Formen. Siliziumarme Stahlbleche werden heute im Ausland häufig als Kernmaterial für kleine Motoren eingesetzt. In den Industrieländern beträgt ihr Einsatz etwa 50-60% der Gesamtproduktion von Elektroblechen.
Derzeit gibt es zwei Vorgehensweisen bei der Verwendung von siliziumfreien Stahlblechen in Motorenwerken. Zum einen werden die kaltgewalzten Bleche direkt gestanzt und anschließend im Motorenwerk geglüht; zum anderen werden die vom Stahlwerk gelieferten, geglühten Stahlbleche direkt im Motorenwerk verwendet. Siliziumfreie Stahlbleche sind hochleitfähige Materialien, deren magnetische Induktionsstärke und Verluste sehr empfindlich auf mechanische Spannungen reagieren. Daher ist das Spannungsabbauglühen nach dem Stanzen und vor der Verwendung eine wichtige Maßnahme zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. Die Wärmebehandlung siliziumfreier Stahlbleche erfordert spezielle Anlagen, über die die meisten Motorenwerke in unserem Land jedoch noch nicht verfügen. Dies ist ein Problem, das bei der Verwendung siliziumfreier Stahlbleche gelöst werden muss.
Der Siliziumgehalt und die Siliziumverunreinigungen haben einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften von Siliziumstahlblechen. Durch die Zugabe von Silizium zum Eisen erhöht sich der spezifische Widerstand, und schädliche Kohlenstoffverunreinigungen werden abgetrennt. Im Allgemeinen sinkt die magnetische Flussdichte bei der Zugabe von Silizium zu reinem Eisen leicht, die Eisenverluste werden jedoch deutlich reduziert. Mit steigendem Siliziumgehalt nehmen Härte und Sprödigkeit zu, was das Walzen, Stanzen, Scheren und die mechanische Bearbeitung erschwert. Derzeit liegt der Siliziumgehalt von Siliziumstahlblechen üblicherweise bei maximal 4,5 %. Bei einem höheren Siliziumgehalt sind Walz- und Bearbeitungsprozesse schwierig.
●Dicke.Da die Wirbelstromverluste im Eisenkern proportional zum Quadrat der Stahlblechdicke sind, gilt bei gleichem Siliziumstahlblech: Je dünner das Blech, desto geringer die Eisenkernverluste. Allerdings verlängert sich dadurch die Fertigungszeit des Eisenkerns und der Stapelfehler verringert sich. Üblicherweise werden für Motoren 0,5 Millimeter dicke Siliziumstahlbleche verwendet. Bei besonders strengen Anforderungen an die Eisenkernverluste in großen Dampfturbinengeneratoren kommen 0,35 Millimeter dicke Siliziumstahlbleche zum Einsatz.
●Stress.Beim Scheren, Stapeln oder Wickeln des Eisenkerns entstehen Spannungen, die die magnetischen Eigenschaften beeinträchtigen und die Eisenverluste erhöhen. Beidseitig der Schnittlinie bildet sich in einem Bereich von etwa einem Millimeter eine sichtbare schwarze Streifenzone mit Eigenspannungen. Im Allgemeinen kann eine Glühbehandlung die Spannungen abbauen und die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften wiederherstellen; die magnetischen Eigenschaften von hochfesten kaltgewalzten Siliziumstahlblechen reagieren besonders empfindlich auf Spannungen.
Veröffentlichungsdatum: 04.03.2026