Die rotierende Welle ist ein zentrales Bauteil von Motoren und überträgt direkt die mechanische Energie. Gleichzeitig ist sie bei den meisten Motoren auch ein wichtiger Bestandteil des Magnetkreises und trägt einen gewissen magnetischen Streufluss. Für die magnetische Funktion der Motorwelle wird überwiegend Stahl verwendet. Dies gilt insbesondere für große Hochgeschwindigkeitsmotoren sowie kleine und mittelgroße Induktionsmotoren, bei denen der Rotorkern direkt mit der Welle verbunden ist. Im Leerlauf ist die Induktionsfrequenz des Rotors sehr niedrig, sodass der magnetische Fluss tief in den Rotor eindringt. Je nach Motor und Betriebszustand ist der magnetische Streufluss auf die Welle unterschiedlich.
Bei der Berechnung des magnetischen Kreises eines Motors wird häufig der rotierende Wellenabschnitt in den magnetischen Kreis einbezogen. Dabei werden einige grundlegende Prinzipien anhand der Polzahl und des verwendeten Wellenmaterials bestimmt. Die rotierende Welle eines 2-poligen Motors weist einen großen magnetischen Nebenschlusseffekt auf, der hauptsächlich auf die Passung zwischen Rotor und Welle sowie den relativ kleinen Außendurchmesser des Rotors zurückzuführen ist. Ein Sechstel des Rotordurchmessers (1/6) wird in die Berechnung des magnetischen Kreises einbezogen. Bei Motoren mit 4 Polen und mehr wird ein Zwölftel des Wellendurchmessers (1/6) berücksichtigt. Aufgrund des unterschiedlichen Anteils der Welle an der Berechnung des magnetischen Kreises bei verschiedenen Polzahlen hat die Materialwahl bei einem 2-poligen Motor einen größeren Einfluss auf die Motorleistung. Beispielsweise führt der direkte Austausch der herkömmlichen Welle eines 2-poligen Motors gegen eine Edelstahlwelle aufgrund der Sättigung der magnetischen Dichte zu einem starken Anstieg des Stroms und zu Problemen mit der Wicklungserwärmung. Bei anderen mehrpoligen Motoren hingegen ist der Austausch der herkömmlichen Welle gegen eine Edelstahlwelle aufgrund des Verhältnisses zwischen Wellendurchmesser, Rotordurchmesser und -größe sowie der Auslegung des Magnetkreises des Motors für die Motorleistung weniger relevant.
Veröffentlichungsdatum: 11. März 2025