Elektroblech oder Elektroband ist eine Eisen-Silizium-Legierung und der Stahlwerkstoff der Wahl zur Herstellung von Magnetkernen als Rotoren oder Statoren in elektrischen Maschinen. Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften führt der Einsatz von Blechlamellen aus Elektroblech für die Herstellung von Eisenkernen zu einer wesentlich verbesserten Energieeffizienz der elektrischen Systeme und damit zu einer nachhaltigen Nutzung der Ressourcen.
Man unterscheidet die unterschiedlichen kaltgewalzten Bänder je nach ihren Eigenschaften in kornorientierte und nicht-kornorientierte Werkstoffe. TEPROSA fertigt lasergeschnittene Blechlamellen sowie fertige Blechpakete für Prototypen und Kleinserien.
Elektroblech-Lamellen Stator- und Rotorblech TEPROSA Laserschneiden
Moderne Elektrofahrzeuge und andere elektrische Systeme erfordern fortschrittliche Elektromotoren, die nicht nur leistungsfähig, sondern auch sparsam im Energieverbrauch sind.
Einer der wichtigsten Faktoren ist dabei der Einsatz von magnetischen Werkstoffen, die im Elektromotor das Magnetfeld und damit auch die elektromagnetische Kraft übertragen. Durch den in der Batterie erzeugten Strom entsteht in dem Stator eines Elektromotors das Magnetfeld. Dieses interagiert mit dem Rotor und bewirkt eine Drehkraft, die entweder direkt oder über ein Getriebe auf die Räder des Elektrofahrzeugs übertragen wird.
Das Elektroblech, aus dem sowohl der Stator als auch der Rotor gebaut ist, spielt bei dieser Energieübertragung eine Schlüsselrolle. Der Werkstoff Elektroblech wird in einem metallurgischen Prozess in Form von Elektroband in verschiedenen Sorten erzeugt. Dieses Elektroband wird zu Elektroblechlamellen gestanzt oder mit Laser geschnitten.
Unter dem Einsatz verschiedener Technologien (z.B. Schweißen, Vernieten, Verkleben (Backlacktechnologie)) werden aus den Elektroblechlamellen Magnetkerne, also Statoren und Rotoren, gefertigt. Dabei definiert die eingesetzte Elektrobandsorte das spätere Verhalten des Elektromotors. Eine optimale Auswahl der Elektrobandsorte garantiert die bestmögliche Kombination aus Leistung, Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer des Elektromotors.
Bei TEPROSA werden die Elektroblechlamellen mit dem Laser geschnitten und mit schonenden Verbindungsmethoden zu Magnetkernen geschichtet.
Diese Magnetkerne werden anschließend von den Elektromotorenherstellern mit Magnetisierungswicklungen aus Kupferdraht und mit Dauermagneten versehen. Zum Schluss werden diese imprägniert, in das Motorgehäuse eingebaut und können ab sofort die Funktion im Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder anderen elektrischen Systems übernehmen.
Elektroblech besteht aus einer Eisen-Silizium-Legierung und wird in konrorientiertes und nicht-kornorientiertes Material unterteilt. Das Ausgangsmaterial wird als Kaltband gefertigt. Es besitzt besondere physikalische Eigenschaften und zählt zu den weichmagnetischen Werkstoffen. Hier finden Sie eine Übersicht der Standardgüten für den Einsatz in elektrischen Systemen, die wir bei TEPROSA verarbeiten:
Um die Kurzschlüsse zwischen den Lamellen in Elektroblechpaketen zu verhindern und dadurch die Wirbelströme zu verringern, werden verschiedene Beschichtungen auf das Band aufgebracht. Die Schichtdicken variieren in einer Dicke von 1 bis 4 µm. Je nach Verarbeitungstechnologie und späterer Anwendung existieren Beschichtungen für einen besseren Korrosionsschutz, für die verbesserte Isolation der einzelnen Lagen, für die Hitzebeständigkeit, die Verbesserung der Stanzeigenschaften oder die der Schweißbarkeit.
Das Elektroband oder das daraus hergestellte Elektroblech wird grundsätzlich in zwei Arten klassifiziert: als isotropes bzw. nicht kornorientiertes und als anisotropes bzw. kornorientiertes Elektroband.
Wie der Name bereits verrät, sind die magnetischen Eigenschaften des isotropen Elektrobandes weitgehend gleichmäßig und daher fast unabhängig von der Magnetisierungsrichtung. Diese Isotropie entsteht aufgrund einer nicht geordneten Verteilung der Lage von Eisen-Elementarzellen im Elektroband.
Die Homogenität der magnetischen Eigenschaften ist wichtig für alle rotierenden Maschinen, wie Elektromotoren oder Generatoren. Geringfügige Inhomogenitäten (Anisotropien), die im Herstellungsprozess von Elektroband unvermeidbar sind, können durch den Einsatz spezieller Technologien beim Bau von elektrischen Maschinen ausgeglichen werden.
Im Gegensatz zum isotropen bzw. nicht kornorientierten Elektroband weist das anisotrope bzw. kornorientierte Elektroband nur in einer Richtung ausgezeichnete magnetische Eigenschaften auf. In einem aufwendigen metallurgischen Prozess werden die Eisen-Elementarzellen so ausgerichtet, dass sie eine einheitliche Orientierung (Textur) erreichen. Diese Eigenschaften sind für Transformatoren, bei denen die einzelnen Schenkel jeweils in der magnetisch günstigsten Richtung gefertigt werden können, optimal. Kornorientierte Elektroband wird deswegen schwerpunktmäßig für die Fertigung von Leistungs- und Verteilertransformatoren eingesetzt.
Die Oberfläche besonders verlustarmer Sorten von kornorientiertem Elektroband wird mit Laser behandelt. Dieses Verfahren, bekannt als „laser scribing“, führt zur Verfeinerung von magnetischen Domänen und damit zur Verbesserung des Magnetisierungsprozesses.
Beim Laserschneiden von Elektroblechlamellen aus dem nicht kornorientierten Elektroband ist darauf zu achten, dass die Wärmeeinflusszone und die damit verbundene Verschlechterung von magnetischen Eigenschaften möglichst gering ausfällt.
Beim Laserschneiden vom kornorientierten Elektroband muss zusätzlich verhindert werden, dass mikroskopische Metallspritzer oder Schlacke auf der Blechoberfläche verbleiben. Dies könnte zur Beschädigung der isolierenden Beschichtung und zur Erhöhung der Wirbelstromverluste führen.
TEPROSA GmbH, Paul-Ecke-Str. 6, 39114 Magdeburg, Germany
M. Barth
Geschäftsführer & Gesellschafter der TEPROSA GmbH
Dr. A. Schoppa
Experte auf dem Gebiet Elektroblech und erfahrerer Pulvermetallurge
Dr. S. Majcherek
Geschäftsführer & Gesellschafter der TEPROSA GmbH
Paul-Ecke-Str. 6
39114 Magdeburg
Deutschland
