Hülsen und Bänder in laminierten PM-Rotor-Designs!

Bei den meisten laminierten PM-Rotoren gibt es drei Möglichkeiten: eine Metallhülse, die die Geschwindigkeit und die Verluste begrenzt, eine Verbundhülse, die die Temperatur und die Kühlung einschränkt, oder ein Banderolierverfahren, das die Produktionsausbeute stillschweigend begrenzt. Der Trick besteht nicht darin, die beste" Option zu finden. Es geht darum, zu akzeptieren, mit welchen Einschränkungen man für die nächste Produktgeneration zu leben bereit ist.

Inhaltsübersicht

Was der Laminierungsstapel mit dem Ärmelproblem zu tun hat

Sobald Sie von festen Rotoren zu laminierten StapelnDie Hülse klemmt nicht mehr nur einen einfachen Zylinder. Sie versucht, einen Stapel von dünnen Platten, Magneten, Klebstoffen und manchmal Polhülsen oder Keilen zusammenzuhalten. Das Spannungsfeld ist nicht mehr sauber. Die radiale Nachgiebigkeit des Blechpakets, Schlitze, Keilnuten und Kanalmerkmale verschieben den Ringspannungspfad und verändern die Art und Weise, wie das Band oder die Hülse die Last mit den Magneten teilt.

Analytische Modelle, die den Magneten und die Hülse als zwei perfekte konzentrische Ringe behandeln, vernachlässigen wichtige Wechselwirkungen, sobald das Blechpaket hoch, geschlitzt oder schief ist. Genau aus diesem Grund werden in neueren Arbeiten der Schrumpfsitz der Hülse, die Elastizität des Magneten und die Geometrie des Rotors sowohl in radialer als auch in axialer Richtung explizit miteinander verknüpft, anstatt jedes Teil für sich zu lösen.

Wenn wir also von Sleeve- und Banding-Optionen" für laminierte PM-Rotoren sprechen, geht es eigentlich darum, wie man die mechanische Belastung um einen Stapel herumleitet, der zuerst für die elektromagnetische Leistung und erst später für das strukturelle Verhalten optimiert wurde.

Die wichtigsten Containment-Familien, entkernt

Ingenieure entscheiden sich in der Regel für drei Arten von Einhausungen für laminierte PM-Rotoren: Metallhülsen, Verbundstoffhülsen (in der Regel auf Kohlenstoffbasis) und reine Banderolierungskonzepte, bei denen Fasern oder Bänder direkt um das Laminatpaket oder die äußeren Magnete gewickelt werden. Sowohl die kommerziellen Maschinenbauer als auch die akademischen Arbeiten kreisen immer wieder um diese Familien, weil die wichtigsten Kompromisse nicht verschwinden wollen.

Metallhülsen bieten eine gute Temperaturbeständigkeit und eine gute Wärmeleitung, führen aber zu Wirbelstromverlusten des Rotors und erhöhen die Masse am größten Radius. Hülsen aus Verbundwerkstoffen verringern die Verluste und die Trägheit, haben aber mit Wärme- und Aushärtungsbeschränkungen zu kämpfen. Beim reinen Banderolieren, das häufig mit automatischen Maschinen durchgeführt wird, kommt es mehr auf die Prozesssteuerung und Vorspannung als auf die Materialmenge an.

Der Kaschierungsstapel befindet sich unter all dem, leicht elastisch, leicht diskontinuierlich, und dieses Detail entscheidet in der Regel darüber, welcher der drei Wege in der Produktion tatsächlich funktioniert.

Metallische Hülsen auf laminierten PM-Rotoren

Bei laminierten PM-Rotoren sind metallische Hülsen oft der Standardansatzpunkt. Inconel 718, rostfreie Stähle und Titanlegierungen kommen immer wieder zum Einsatz, da sie eine Streckgrenze im Bereich von Hunderten von MPa mit akzeptabler Zähigkeit und Herstellbarkeit kombinieren.

Mit einem Laminatstapel unter der Hülle müssen Sie drei Dinge mehr beachten als sonst.

Erstens hat die Hülse keinen vollkommen starren Kern. Die Bleche werden unter Schrumpfsitz und Zentrifugalbelastung zusammengedrückt, wodurch der Kontaktdruck bei der Geschwindigkeit im Vergleich zu den Vorhersagen einfacher Gleichungen für dicke Zylinder verringert wird. Moderne Analysen berücksichtigen ausdrücklich den Blechmodul und die Schlitzgeometrie bei der Berechnung des Presssitzes und der zulässigen Geschwindigkeit, da die effektive radiale Steifigkeit deutlich geringer sein kann als bei massivem Stahl.

Zweitens ergibt der Laminierungsstapel möglicherweise keine glatte Außenfläche. Schräge, stufenförmige oder ventilierte Stanzungen erzeugen einen welligen Außendurchmesser. Wenn man sie einfach rund schleift und auf eine dichte Metallhülse schiebt, riskiert man eine lokale Überbeanspruchung an den verbleibenden Rippen oder, schlimmer noch, einen unvollständigen Kontakt, der den Wärmefluss von den Magneten in den Stapel und dann in die Welle beeinträchtigt. Einige industrielle Konstruktionen halten absichtlich eine geringe Hülsendicke ein und verlassen sich auf sorgfältig festgelegte Schleif- und Rundlaufgrenzen, damit sich die Hülse ohne unvorhersehbares lokales Nachgeben setzen kann.

Drittens wird die Hülse ein aktiver Teil Ihres Verlustbudgets. Ein durchgehender leitender Schlauch um einen laminierten Rotor bildet einen niederohmigen Pfad für Hochfrequenzfelder, die aus Magneten und Nuten austreten. Dies führt zu Wirbelstromverlusten und Wärme genau dort, wo die Magnete es am wenigsten wollen. Neuere Arbeiten befassen sich mit laminierten Metallhülsen, z. B. axial segmentierten Titanhülsen mit Isolierschichten, die die Wirbelstromdichte verringern und gleichzeitig den größten Teil der mechanischen Vorteile beibehalten.

Das Ergebnis: Metallhülsen sind für laminierte Rotoren attraktiv, wenn Sie entweder hohe Temperaturen, eine relativ geringe Oberflächengeschwindigkeit oder einen zuverlässigen Wärmepfad benötigen. Sie sind nicht hilfreich, wenn Ihr Design bereits verlustbegrenzt ist und sich am oberen Ende dessen dreht, was die Magnete mechanisch aushalten können.

Komposithülsen und Überwindungen

Kohlefaserhülsen um laminierte PM-Rotoren wurden populär, weil sie die Wirbelstromverluste des Rotors nahezu aus der Spalttopfstruktur entfernen und höhere Oberflächengeschwindigkeiten ermöglichen, bevor die Belastungsgrenzen erreicht werden. Typische Werte, die in Erhebungen der Industrie genannt werden, zeigen eine maximale lineare Oberflächengeschwindigkeit von etwa 240 m/s für Metallhülsen und etwa 320 m/s für Faserhülsen, bei geeignetem Aufbau und Vorspannung.

Die Herausforderung besteht darin, dass sich Verbundstoffhülsen sehr unterschiedlich verhalten, wenn sie auf einen Laminierungsstapel gewickelt werden.

Faserhülsen sind in Umfangsrichtung hervorragend, radial jedoch weniger steif. Im Hochgeschwindigkeitsbetrieb halten sie die Magnete unter Druck, aber ihre geringe Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass die in den Magneten oder Endbereichen erzeugte Wärme nur schwer entweichen kann. Mehrere Studien weisen darauf hin, dass eine einfache Erhöhung der Dicke von Verbundstoffhülsen zur Erhöhung der Spannungsreserve nach hinten losgeht: Die dickere Hülse drückt den Luftspalt nach außen und verringert die Flussdichte, während sie gleichzeitig die Kühlung verschlechtert und die Magnettemperatur erhöht.

Der Herstellungsweg ist wichtiger, als viele technische Datenblätter vermuten lassen. Direkt gewickelte Kohlenstoffhülsen auf einem Rotor können eine radiale Vorspannung in der Größenordnung von einigen hundert MPa erreichen, die teilweise durch die Temperaturtoleranz des Magneten während der Aushärtung und die Fähigkeit Ihres Wickelverfahrens begrenzt wird. Aufgepresste Kohlenstoffhülsen, die separat hergestellt und dann aufgeweitet und auf den Rotor montiert werden, können unter Betriebsbedingungen eine höhere Nettodruckspannung erreichen, erfordern aber eine sehr genaue Kontrolle der Abmessungen und des Übermaßes.

Wenn der Kern aus einem laminierten Stapel mit Oberflächenmagneten besteht, werden diese Unterschiede zu praktischen Problemen.

Eine direkt gewickelte Hülse muss jeder geometrischen Unvollkommenheit des Stapels folgen, und der Harzfluss kann durch Entlüftungslöcher oder Schlitzöffnungen in der Laminierung gestört werden. Eine aufgepresste Hülse benötigt einen glatten, präzise bearbeiteten Außendurchmesser am Stapel und an den Magneten; andernfalls entstehen lokale Lücken, die sowohl den Spannungsspielraum als auch die Steifigkeit verringern. Bei kleinen, extrem schnelllaufenden Rotoren zeigen Forschungsergebnisse, dass Hülsendicke und Presspassung eng miteinander verbunden sind; es gibt oft einen sehr engen Bereich, in dem die Zugspannung des Magneten, die Spannung der Hülse und die Herstellbarkeit akzeptabel bleiben.

Neuere Verbundwerkstoffe bieten noch einen weiteren Vorteil: Die automatisierte Faserplatzierung mit thermoplastischen Bändern ermöglicht eine streng kontrollierte Ringspannung und Fasern mit höherem Modul, während gleichzeitig die Wasseraufnahme und das Aufquellen der Hülse reduziert werden. Bei laminierten Rotoren, die in heißen, feuchten Umgebungen betrieben werden, können diese Details den Unterschied zwischen stabilem Spiel und Reibung nach ein paar tausend Stunden ausmachen.

Banderolieren als Prozess, nicht nur als Materialwahl

Wenn man von "Bandagieren" spricht, meint man manchmal das Material (eine Faserbandage) und manchmal das Verfahren (automatisches Aufwickeln von vorimprägniertem Band mit definierter Vorspannung). Bei laminierten PM-Rotoren ist es der Prozess, der das Spiel wirklich verändert.

Spezielle Banderoliermaschinen für Dauermagnetrotoren steuern Bandspannung, Rotationsgeschwindigkeit und Aushärtung in einer kompakten Station. Dies ist attraktiv, wenn Sie Lamellenpakete mit Magneten auf der Außenseite oder leicht vergraben in Nuten haben, da sich der Banderoliervorgang an unterschiedliche Rotorgeometrien anpassen kann, ohne dass eine bearbeitete Hülse geändert werden muss.

Der Laminierungsstapel schiebt sich jedoch zurück. Buchstäblich.

Jede Lamellenschicht ist isoliert, so dass die effektive radiale Steifigkeit geringer ist als bei einem massiven Ring. Unter Bandspannung können die äußeren Lamellen leicht kollabieren, wodurch sich die endgültige Vorspannung ändert, sobald der Rotor Drehzahl und Temperatur erreicht hat. Bessere Bandwickelverfahren versuchen, dies durch eine Kombination aus gemessener Rotornachgiebigkeit, Temperaturkompensation und manchmal gestufter Wicklung mit unterschiedlichen Spannungen zu berücksichtigen. Jüngste Forschungen zu Wickeltechniken für Rotorhülsen legen nahe, das Wickeln und Aushärten als Teil der Konstruktion und nicht nur als abschließenden Montageschritt zu betrachten.

Banding steht auch in starker Wechselwirkung mit axialen Halteelementen: Endkappen, Schultern und Lippen. Diese Merkmale unterbrechen den Lamellenstapel und erzeugen lokale Spannungskonzentrationen unter Ringspannung. So kann beispielsweise eine Abschrägung am Übergang zwischen dem Außenlaminat und einem Endring Spannungen in einer Metallhülse abbauen, aber harzreiche Taschen in einem Verbundstoffband erzeugen, die dann bei wiederholten Temperaturwechseln reißen. Hier entscheidet die Geometrie des Blechpakets darüber, wie weit Sie die Bandspannung erhöhen können, bevor die langfristige Zuverlässigkeit abnimmt.

Hybride und laminierte Hülsenkonzepte

In letzter Zeit tauchen in der Literatur und in ersten Produkten immer häufiger hybride und laminierte Hülsen auf. Die Idee ist einfach: Anstatt zwischen "leitfähig und stark" oder "isolierend und weniger leitfähig" zu wählen, kombiniert man sie auf strukturierte Weise.

Ein Zweig befasst sich mit laminierten Metallhülsen, z. B. Hülsen aus einer Titanlegierung mit axialer Segmentierung und Isolierung zwischen den Segmenten. Simulationen und Tests zeigen, dass diese Hülsen die Wirbelstromverluste des Rotors im Vergleich zu massiven Titanhülsen erheblich reduzieren können, während die mechanischen Eigenschaften weitgehend erhalten bleiben. Bei einem Hochgeschwindigkeits-PMSM mit einer Leistung von 10 kW und 30.000 Umdrehungen pro Minute reduzierte eine laminierte Titanhülse mit einer Isolierschicht die Wirbelstromverluste des Rotors im Vergleich zu Volltitan- und Verbundstoffhülsen und blieb dabei innerhalb der zulässigen Spannungsgrenzen.

Ein anderer Zweig befasst sich mit Verbundwerkstoffhülsen mit eingebetteten Leiterbahnen, z. B. Hülsen, die Kupfermerkmale in eine ansonsten aus Verbundwerkstoff bestehende Struktur einbetten. Jüngste Arbeiten zeigen, dass solche Verbundwerkstoffhülsen mit eingebettetem Kupfer den Spannungsspielraum bei hohen Geschwindigkeiten im Vergleich zu einer reinen Verbundwerkstoffhülse dank maßgeschneiderter Steifigkeit und Vorspannungsmuster verbessern können.

Für laminierte PM-Rotoren bieten diese Hybridhülsen einen nützlichen Vorteil: Mit ihnen lassen sich die elektromagnetischen Verluste und die mechanische Leistung getrennt voneinander einstellen, während sie gleichzeitig einem Laminatstapel entsprechen, der aus struktureller Sicht möglicherweise nicht ganz ideal ist. Allerdings erfordern sie eine komplexere Fertigung und eine sorgfältige Analyse des thermischen Verhaltens an den Schnittstellen.

Vergleich von Hülsen- und Bandierungsoptionen für laminierte PM-Rotoren

In der nachstehenden Tabelle werden die typischen Optionen für laminierte PM-Rotoren mit Oberflächen- oder oberflächennahen Magneten gegenübergestellt. Die Werte sind indikativ, nicht allgemeingültig; sie spiegeln Trends wider, die aus verschiedenen industriellen und akademischen Quellen gemeldet wurden.

Option auf laminierten PM-Rotor	Typische Materialien und Struktur	Ungefährer Bereich der Oberflächengeschwindigkeit (m/s)	Temperaturfähigkeit (Rotorbereich)	Auswirkungen von Rotorverlusten	Thermischer Pfad von Magneten	Prozessbetrachtungen mit Laminierungsstapel	Typisches Anwendungsfallmuster
Massive Metallhülse, die auf den Laminierungsstapel aufgeschrumpft ist	Inconel 718, rostfreier Stahl, Titan; einteiliges Rohr	Bis zu etwa 200-240 bei sorgfältiger Planung	Bis zu etwa 250-290°C, bevor Material und Magnete das System begrenzen	Höhere Wirbelstromverluste des Rotors durch leitendes Rohr	Gute Leitung von den Magneten zu den Lamellen und der Welle	Erfordert glatten, genauen Laminierungs-AD; empfindlich gegenüber Stapelnachgiebigkeit und Schlitzen; Schrumpfpassung muss Laminierungsmodul berücksichtigen	Mittel- und Hochgeschwindigkeitsmaschinen in rauen Umgebungen, in denen thermische Robustheit wichtiger ist als Spitzenleistung
Verbundstoffhülse (fadengewickelt oder aufgepresst)	Kohlefaser oder Hybridfaser, Epoxid- oder thermoplastische Matrix	Etwa 250-320, wenn Layout und Vorspannung optimiert sind	Häufig begrenzt auf etwa 150-180°C durch Matrix und Magnetqualität	Sehr geringe Wirbelstromverluste in der Hülse; Verluste hauptsächlich in Magneten und Blechen	Schlechte radiale Leitfähigkeit; die Hülse kann als Wärmebarriere wirken	Direkt gewickelte Hülsen passen sich an die Geometrie an, hängen aber vom Aushärtungsprofil ab; aufgepresste Hülsen benötigen einen genauen Außendurchmesser und eine Kontrolle der Überschneidungen auf dem nachgiebigen Stapel	Hochgeschwindigkeitsmaschinen, bei denen Effizienz und geringe Rotorverluste im Vordergrund stehen und die Kühlung an anderer Stelle erfolgt
Automatische Faserbündelung über dem Laminatstapel	Prepreg-Band oder trockene Faser mit Harz, gewickelt in mehreren Durchgängen	Ähnlich wie Komposithülsen, wenn die Dicke vergleichbar ist; oft etwa 250-300	Matrix-begrenzt; typischerweise ähnlich wie bei Komposit-Hülsen	Geringer Hülsenverlust; Banddicke und Antriebsverhalten des Materials	Ähnlich wie bei Komposithülsen, manchmal schlimmer, wenn sie harzreich sind	Prozessabhängig: Nachgiebigkeit der Laminierung, Entlüftungslöcher und Endstufengeometrie beeinflussen die Endspannung; gut geeignet für flexible Rotorfamilien	Hochgeschwindigkeitsrotoren, die in einer Vielzahl von Varianten hergestellt werden, bei denen der Austausch einer bearbeiteten Hülse pro Variante zu kostspielig wäre
Laminierte Metallhülle	Segmentierte Titan- oder Stahlhülse mit Isolierung zwischen den Segmenten	Vergleichbar mit Metallhülsen, manchmal etwas niedriger	Ähnlich wie die Basislegierung; die lokale Temperatur kann aufgrund des geringeren Verlustes besser sein	Geringerer Wirbelstromverlust im Vergleich zu massiven Hülsen bei gleichbleibender Leitfähigkeit	Besser als Verbundwerkstoff, etwas niedriger als Vollmetall aufgrund von Segmentierung und Isolierung	Aufwändigere Bearbeitung und Montage; der Stapelaußendurchmesser muss immer noch präzise sein; die Schnittstellenisolierung muss dauerhaft verklebt werden	Maschinen, bei denen der Rotorverlust begrenzt ist, aber Verbundstoffhülsen aus Temperatur- oder Strukturgründen nicht akzeptabel sind
Hybride Verbundmuffe mit eingebetteten Leitern	Kompositmatrix mit eingebettetem Kupfer oder anderen Leitern	Konzipiert für hohe Geschwindigkeiten; Reichweiten ähnlich wie bei Komposithülsen	Matrixbegrenzt, oft im gleichen Bereich wie High-End-Verbundwerkstoffe	Kann den Verlust durch Anpassen der Leitfähigkeitsmenge und des Musters einstellen	Leitfähigkeit ähnlich wie bei Verbundwerkstoffen mit lokalisierten Verbesserungen	Erfordert fortschrittliche Fertigung (AFP oder maßgeschneidertes Layup); Anpassung an Laminierungsmerkmale wichtig	Entwürfe im Frühstadium für die Luft- und Raumfahrt und andere Maschinen mit unterschiedlichen Anforderungen, die sowohl geringe Verluste als auch maßgeschneiderte Steifigkeit erfordern

Diese Bereiche liegen über den eigenen Grenzwerten des Blechpakets: Zugfestigkeit des Magneten, Streckgrenze des Blechs bei Temperatur und eventuelle Spannungserhöhungen an Nuten, Entlüftungsschlitzen oder Schrumpfsitzen.

Wie die Laminierungsgeometrie Ihre Wahl beeinflusst

Lamellenstapel werden zuerst für die elektromagnetische Leistung entwickelt. Das bedeutet, dass die Schlitzöffnung, die Zahnbreite, die Brückendicke und der Außendurchmesser des Rotors so gewählt werden, dass sie eine bestimmte Drehmomentwelligkeit, einen bestimmten Wirkungsgrad und ein bestimmtes Induktivitätsprofil ergeben. Die strukturellen Auswirkungen kommen später.

Bei Hochgeschwindigkeits-PM-Rotoren führt diese Reihenfolge der Entscheidungen manchmal zu Stapeln mit dünneren Außenbrücken als ideal oder mit zu flexiblen Stegbereichen. Bei Vorspannung der Hülse oder des Bandes verformen sich diese Merkmale, drücken die Magnete leicht und verändern den lokalen Luftspalt. Bei Betriebsgeschwindigkeit biegen sie sich wieder nach außen. Jede Hülsen- oder Bandauswahl, die dies ignoriert, wird sich am realen Rotor anders verhalten als in der Berechnung.

Moderne Konstruktionsverfahren für laminierte PM-Rotoren gehen daher in der Regel wie folgt vor, auch wenn dies nicht immer eindeutig dokumentiert ist.

Zunächst wird ein mechanisches Modell des Laminatstapels und der Magnete allein erstellt. Schrumpfsitze, Bänder und Hülsen werden erst hinzugefügt, wenn die Nachgiebigkeit des Blechs bekannt ist. Dieser Schritt zeigt, ob sich Brücken und Stege verformen, bevor sie überhaupt ihre Nennspannungsgrenzen erreichen.

Anschließend wird die Hülsen- oder Bandkonstruktion auf diese Nachgiebigkeit abgestimmt. Bei einem sehr steifen Laminatstapel kann eine dünnere Verbundstoffhülse mit hoher Vorspannung optimal sein. Bei einem weicheren Stapel kann eine Metallhülse mit geringerem Übermaß, aber größerer Dicke die gleiche Eindämmung bei geringerer Empfindlichkeit gegenüber geometrischen Unvollkommenheiten bieten.

Schließlich werden die Wirbelstrom- und Wärmemodelle des Rotors anhand der tatsächlichen Hülsen- oder Bandgeometrie aktualisiert. Studien zeigen, dass Material und Struktur der Hülse die Verluste von den Magneten zur Hülse oder von beiden weg verlagern können, aber die richtige Antwort hängt mehr von der Drehzahl, dem Frequenzgehalt und dem Kühlsystem ab als von der Materialwahl allein.

Die Geometrie des Blechpakets treibt diese Schritte in die eine oder andere Richtung, manchmal subtil, manchmal sehr stark.

Fallbezogenes Denken statt allgemeiner Regeln

Es ist hilfreich, nicht in allgemeingültigen Regeln, sondern in einigen stilisierten Fällen zu denken, da die Details der Laminierung und der Anwendung im Vordergrund stehen.

Betrachten Sie einen kleinen, ultrahochdrehenden Rotor im Bereich von zehn bis hundert Watt, der mit mehreren hunderttausend Umdrehungen pro Minute und einem Blechpaket läuft. In diesem Fall sind die Magnete winzig und der Außendurchmesser des Blechs ist gering. Verbundhülsen oder Direktbandierung sind sinnvoll: Die Wirbelstromverluste in einer so kleinen Metallhülse können einen großen Teil der Gesamtverluste ausmachen, und der thermische Pfad durch die Welle und die Lager ist oft ausreichend. Der Lamellenstapel ist in der Regel einfach und kann auf einen sehr präzisen Außendurchmesser geschliffen werden, wodurch das Verhalten der Verbundstoffhülse vorhersehbar wird.

Bei einem industriellen Hochgeschwindigkeits-Kompressorantrieb im Bereich von Hunderten von Kilowatt bis Megawatt, der mit Zehntausenden von Umdrehungen pro Minute und einem laminierten Stapel läuft, sieht das Bild anders aus. Der Rotordurchmesser ist größer, die Umgebung ist heißer und die Fehlerbedingungen sind härter. Metallhülsen werden aufgrund ihrer Temperaturbeständigkeit und Zähigkeit immer attraktiver. Wenn Rotorverluste problematisch sind, können laminierte Metallhülsen oder eine sorgfältig konzipierte Entlüftung und Abschirmung diese reduzieren, während Hülsen aus Verbundwerkstoffen Probleme mit der Wärmeableitung und der Langzeitstabilität bei hohen Temperaturen haben können.

Bei Traktionsmotoren für Kraftfahrzeuge, die laminierte Rotoren mit Oberflächenmagneten oder vergrabenen Magneten in der Nähe des Außendurchmessers verwenden, sind Hülsen und Bänder aus Verbundwerkstoffen attraktiv, insbesondere bei kohlefaserverstärkten Hülsen. Sie verringern die Trägheit des Rotors und können die Reichweite und das Einschwingverhalten verbessern. Sie erfordern jedoch eine gut kontrollierte Aushärtung und ein robustes Management der Magnettemperatur, und ihre thermische Barrierewirkung muss durch aggressive Kühlung an anderer Stelle im System ausgeglichen werden.

Jeder dieser Fälle wird durch die Geometrie des Blechpakets und das Gesamtsystem bestimmt, nicht durch eine abstrakte Vorliebe für eine bestimmte Materialfamilie.

Rotorbanderoliermaschine in der Werkstatt

Was ist eigentlich zu entscheiden, und in welcher Reihenfolge

Wenn Sie Ihr elektromagnetisches Design und Ihren Laminierungsstapel bereits kennen, reduziert sich die Entscheidung zwischen Hülse und Band auf einige wenige praktische Fragen.

Sie fragen, wie viel mechanischen Spielraum Sie benötigen, einschließlich Überdrehzahltests und Fehlerfälle. Sie fragen, wie viel Rotor-Wirbelstromverlust Sie akzeptieren können, bevor die Magnete ihr Temperaturbudget überschreiten. Sie fragen, welche Fertigungsabweichungen für Stapelaußendurchmesser, Rundlauf und Geradheit realistisch sind. Sie fragen, unter welchen Bedingungen die Maschine starten, anhalten und einlaufen muss.

Sobald diese Grenzen klar sind, sind die Vergleiche von früher nicht mehr allgemein gültig.

Wenn Ihr Laminatstapel steif ist, Ihr Budget für Rotorverluste knapp bemessen ist und Sie die Rotortemperaturen unter Kontrolle halten können, hat eine Verbundstoffhülse oder eine Banderolierlösung wahrscheinlich die Nase vorn, insbesondere wenn eine automatische Wicklung oder eine automatische Faserplatzierung verfügbar ist.

Wenn die Umgebung heiß ist, Verunreinigungen zu erwarten sind und Ihr Laminatstapel eine komplizierte Geometrie oder einen großen Durchmesser hat, ist eine metallische oder laminierte Metallhülse oft die sicherere Option, möglicherweise mit lokalen Merkmalen zur Verlustkontrolle und zum Spannungsmanagement um Entlüftungslöcher und Keilnuten.

Wenn Ihre Produktfamilie mehrere Rotorvarianten umfasst, die zwar die gleichen Blechpakete haben, sich aber in Magnetqualität, Polzahl oder Drehzahl unterscheiden, wird das Banderolieren als Prozess attraktiv: ein Blechwerkzeug, eine Basisrotorfamilie, mehrere verschiedene Banderoliermuster und -stärken. Die Banderolierstation wird Teil Ihrer Produkt-Roadmap, nicht nur eine Arbeitszelle.

In all diesen Richtungen ist das Blechpaket kein passiver Teilnehmer. Er legt Steifigkeit, Toleranzen und Geometrie fest. Die Hülse oder das Band arbeitet dann mit dieser Realität oder bekämpft sie. Die besten Entwürfe arbeiten mit ihr, freiwillig.