»Spulen wickeln ist eine Kunst«
productronica-Highlightthemen Wickelgüter & LED-Fertigung
Energieeffizienz lautet das Gebot der Stunde in der elektrischen Antriebstechnik. Eine große Bedeutung kommt dabei der Wickelgütertechnik zu. Zum Handeln zwingt auch das Glühlampenverbot. LEDs sind zwar eine energieeffiziente Alternative, doch die LED-Fertigung hält noch zahlreiche Herausforderungen bereit.
Spulen zu wickeln, ist eine Kunst, egal ob Elektromotor, Transformator, Generator oder Magnetfeldsensor. Bei der Wickelgüterfertigung handelt es sich um »Magnetfelddesign« auf höchstem Niveau. Je nach Anwendung sind dabei geringer Materialeinsatz oder geringe Verluste, hohe Füllfaktoren oder hohe Energieeffizienz erfolgskritisch. Volumen- und Gewichtsreduzierung bei Hochenergie-Komponenten erhöhen bei gleicher Leistung den abzuführenden Wärmestrom - eine Herausforderung, die sich nur durch perfekt abgestimmtes Material und Design und eine perfekte Prozesstechnik lösen lässt. »Wachstumsmotor für Wickelgüter sind vor allem die zukunftsträchtige Branche Elektromobilität und Technologien im Bereich Energieeffizienz. In beiden Feldern sind daher innovative Lösungen gefragt«, versichert Dr. Rolf Winter, Geschäftsführer des ZVEI-Fachverbands »Electrical Winding & Insulation Systems« (EWIS). Versammelt sind diese Spezialisten auf der productronica 2013 vor allem in Halle B3. Zu den dort ausstellenden Unternehmen zählen unter anderem Polyfil (Stand 136), Meteor (Stand 362), Marisilli (Stand 245), Wevo-Chemie (Stand 275), Aumann (Stand 275) und Synflex (Stand 275).
Weitere Spezialisten, wie etwa Haikutech Europe in Halle A2, Stand 246, sind andernorts zu finden. Flankiert wird das Highlight-Thema Wickelgüter durch eine Sonderschau, welche die gesamte Wertschöpfungskette der Wickelgüterfertigung darstellt: Von der Raffinerie über Materialien und Maschinen bis hin zur Endanwendung. In Zusammenarbeit mit dem ZVEI-Fachverband EWIS organisiert, will die Sonderschau das Technologieverständnis durch Maschinen, Exponate sowie filmische und graphische Darstellungen vermitteln.
In der Industrie sind Antriebe der bedeutendste Umsetzer elektrischer Energie. So verbraucht hierzulande die Industrie etwa die Hälfte des gesamten erzeugten Stroms. Etwa zwei Drittel entfallen dabei auf elektrische Antriebe. Maßgeschneiderte Lösungen zum Entwickeln der entsprechenden prozesssicheren Anlagen sind darum unabdingbar. Auch das Thema Nachhaltigkeit spielt hier eine Rolle: Wie lassen sich Rohstoffe sparen und gleichzeitig höhere Füllfaktoren erreichen? »Bereits die Auswahl des richtigen Wickelverfahrens eröffnet den Weg zu stabilen Prozessen und einer hohen Qualität bei komplexen Fertigungsanlagen«, versichert Friedrich-Wilhelm Niermann, Geschäftsführer von Aumann. Die Herausforderung lautet dabei, immer kleinere Wickelkörper mit immer höheren Kupfereinsparungen zu realisieren.
Wegen der höheren Leistungsdichte werden heute statt Asynchronmotoren immer häufiger bürstenlose Gleichstrommotoren mit Permanentmagnet-Rotoren eingesetzt. Bei diesen Motoren steht und fällt das Einsparpotenzial mit der Pakethöhe. Im Idealfall lässt sich der Kupferanteil bei kompakter Bauweise halbieren. Es gibt aber auch noch andere Möglichkeiten der Optimierung. So erhöht beispielsweise eine um 0,2 mm veränderte Blechgeometrie bereits den Füllfaktor um 1 Prozent. Gutes Wickeln hängt aber auch zu 80 Prozent vom Design des jeweiligen Spulenkörpers ab. Erfordert es das Design, kommen auch schon mal Drähte mit nicht rundem Querschnitt zum Einsatz.
Besonders hoch sind die Anforderungen an Elektromotoren für die Automobilindustrie. Diese arbeiten dort oft unter besonderen Bedingungen. Ein Hybridmotor kommt in einer mit Öl gefüllten Umgebung zum Einsatz, die 180 °C bis 200 °C heiß ist. Bei der Entwicklung muss darum auf eine besonders gute Wärmeabfuhr geachtet werden, weil sonst schlicht die Wicklungen durchbrennen. Erreicht wird das durch Verbesserungen beim Wicklungsaufbau. Zudem wird der Abstand zwischen Wicklung und Eisen reduziert, indem der Draht vorgeformt wird. Auf diese Weise lässt sich die Laufzeit der Elektromotoren im Überlastbereich deutlich steigern.
Effizienzsteigerungen, die Minimierung der Baugröße und das Senken von Betriebstemperaturen gewinnen auch im Bereich des Elektro-Isoliersystems immer mehr an Bedeutung. Systemspezialisten wie Synflex reagieren mit einem breiten Sortiment an runden und flachen Wickeldrähten, Flächenisolierstoffen, Press- und HF-Litzen sowie Imprägniermittel auf die gestiegenen Anforderungen des Marktes.
»Unsere langjährige Erfahrung mit den Anforderungen der Wickelindustrie, die enge Kooperation mit namhaften Produzenten aus der Branche und der Rückgriff auf die Erfahrung der Gruppen-internen Fertigung runder und flacher Kupferlackdrähte ermöglichen uns einen tiefen und fundierten Einblick in die Anforderungen und Entwicklungen der Branche«, erläutert Ernst-Michael Hasse, geschäftsführender Gesellschafter der Unternehmen Synflex und Schwering & Hasse Elektrodraht.
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