PEM erforscht Wickelprozess für Axialflussmotoren

Der Axialflussmotor ist eine Alternative zur etablierten Radialflussmotor-Topologie. Ein neuer Wickelprozess soll den Elektromotor wirtschaftlich machen. 

Der Lehrstuhl "Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) der RWTH Aachen ist in das Forschungsprojekt "REFORMAT" gestartet. In dem Vorhaben arbeitet das PEM-Team gemeinsam mit dem Industriepartner Röscher GmbH an einem Wickelprozess zur Herstellung von konzentrierten Axialflussmotorspulen aus profilierten Litzendrähten durch direktes Bewickeln der Statorkerne. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie für zweieinhalb Jahre gefördert.

Steigerung der Motoreffizienz

"Wegen seiner kompakten Bauweise, des modularen Aufbaus und der hohen Effizienz ist der Axialflussmotor eine attraktive Alternative zur etablierten Radialflussmotor-Topologie", sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker: "Vor allem in Anwendungen mit höheren Eck- und maximalen Rotordrehzahlen fällt die Effizienz des Motors aber aufgrund von Wirbelstromverlusten noch gering aus."

Als etablierte Methode zur Reduzierung solcher Wirbelstromverluste in Statorwicklungen gelte der Einsatz von profilierten Litzendrähten als Leitermaterial, so die Forscher. Deren Verarbeitungseigenschaften würden von der aktuellen Prozesstechnik jedoch nicht berücksichtigt. Daher sei es das primäre Ziel von "REFORMAT", ein Wickelverfahren ins Leben zu rufen und zu validieren, das die Eigenschaften des Halbzeugs berücksichtige und durch dessen entsprechende Anwendung eine Steigerung der Motoreffizienz ermögliche.

Industrialisierungsgrad noch gering

"Aufgrund der aktuell sehr begrenzten Anwendung ist die Produktreife und der Industrialisierungsgrad des Axialflussmotors noch gering und der Prozess daher meist kostenintensiv", sagt PEMs Projektverantwortlicher David Drexler. Daher bestehe die "Notwendigkeit, den Produktionsprozess des Axialflussmotors grundlegend zu untersuchen, den technologischen Reifegrad zu erhöhen und die zugehörigen Kosten zu senken". Dementsprechend soll das Projekt durch das direkte Bewickeln der Statorkerne den Anlagen-Investitionsaufwand in der Spulenherstellung und ‑verarbeitung künftig deutlich reduzieren.

Integration in bestehende Systeme

Im Rahmen des Projekts soll eine Prozessstation entwickelt, aufgebaut und validiert werden, wobei sich das Wickelverfahren flexibel an unterschiedliche Spulen-Geometrien und profilierte Litzen-Topologien mit verschiedenen Isolationssystemen anpassen lassen soll. Darüber hinaus berücksichtige man die Schnittstellen zu vor- und nachgelagerten Prozessschritten, um die Integration der Systemlösung in bestehende Produktionssysteme zu ermöglichen.