MIND-Systeme integrieren umfangreiche Härteprozesse in einer Maschine. Das Be- und Entladen kann durch eine grosse Auswahl an Schalttellerkonfigurationen hauptzeitparallel erfolgen.
Foto: Emag

Fügen + Verbinden

Induktionsverfahren im Elektromotorenbau

Wie sehen neue Erwärmungs- und Härtelösungen für den Bau von E-Motoren-Komponenten aus? Die Induktionserwärmung könnte hier eine wesentliche Rolle spielen.

Steht der E-Boom unmittelbar bevor? Das Center of Automotive Management (CAM) schätzt, dass bereits 2025 rund 15 % der Neuwagen einen elektrischen Antrieb aufweisen. Allerdings fordern die langsam ansteigenden E-Motor-Stückzahlen bereits heute die Produktionsplaner heraus. In vielen Anwendungsbereichen müssen sie neue Produktionslösungen etablieren, mit denen sich die Komponenten der E-Motoren schnell und prozesssicher herstellen lassen – ein laufender Prozess, bei dem die Induktionsspezialisten von Eldec häufig mit eingebunden sind.

Die Vorteile von Induktion im Überblick

Der Grund: Zum Beispiel beim Erwärmen eines Motorgehäuses zum Fügen, beim Vorwärmen von Rotorwellen vor dem Schweißen oder dem Härten von Rotorwellen sowie Zahnrädern spielt die Induktionserwärmung ihre Stärken aus. Das Verfahren ist schneller, präziser und prozesssicherer als viele Alternativen, so Eldec. Zudem lässt es sich perfekt in jede Produktionsumgebung integrieren. Der ganze Elektromotorenbau profitiert.

Die Stückzahlen erhöhen

Große Stückzahlen, hohe Präzision, flexible Fertigung – diese Stichworte beschreiben seit Jahrzehnten den Alltag im Automobilbau. Und selbstverständlich geben sie auch den Rahmen für den Elektromotorenbau vor. Allerdings werden viele E-Autos derzeit noch in Stückzahlen produziert, die mit den üblichen Zahlen im Automobilbau kaum vergleichbar sind. Die Frage ist also: Mit welcher Technologie lassen sich hocheffiziente und sichere Prozesse für viel größere Stückzahlen etablieren?

Dass die Antwort in vielen Fällen die Induktionstechnologie von Eldec mit einschließt, hat gute Gründe, wie Stefan Tzschupke von Eldec erklärt:
„Es gibt im Elektromotor eine Vielzahl von Bauteilen wie Rotor, Stator oder Zahnräder in integrierten Getrieben, die vor dem Fügen oder Schweißen erwärmt werden oder die einen Härteprozess durchlaufen müssen. Für diese Anwendungen ist die Induktion die ideale Technologie.“

Beispiel Fügen: Punktgenaue Erwärmung schont das Bauteil

Wie das im Detail aussieht, verdeutlich das Beispiel Fügen.
Bei der Produktion von Elektromotoren ist das Verfahren an vielen Stellen unverzichtbar, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen herzustellen. Deshalb muss zum Beispiel das Rotorblechpaket per Induktion auf eine Temperatur von 180° C bis 220° C erwärmt werden. Anschließend lässt sich die Rotorwelle mit geringer Kraft in das Rotorblechpaket fügen. Wichtig ist dabei, dass der Rotor während der Erwärmung in keiner Weise beschädigt wird und sich zum Beispiel keine Anlassfarben bilden – auf eine präzise Temperatur kommt es also an.

Eine entscheidende Rolle spielt dabei der Generator Eco Line von Eldec mit einer Generatorleistung von 70 kW als Energiequelle beim induktiven Erwärmen. Er wird weitgehend individuell konfiguriert. Anschließend ist das auftretende elektromagnetische Feld in seiner Frequenz, Leistung und Feldcharakterisierung an das Werkstück angepasst. Nur ein genau definierter Bereich wird deshalb tatsächlich zwischen 180° C und 220° C warm – und das in einem ebenso genau definierten Maß. Dazu kommt bei vielen Bauteilen ein enormes Prozesstempo. Im Fall des Rotorblechpakets dauert die Heizzeit nur 90 s.

In ganz ähnlicher Weise kommt die Induktionstechnologie übrigens auch bei der Erwärmung eines Motorgehäuses zum Fügen des Stators oder bei der Erwärmung von Zahnrädern zum Fügen auf Wellen zum Einsatz. „Eine entscheidende Qualität ist dabei immer, dass sich unsere Technologie sehr einfach in übergreifende Produktionssysteme einfügen lässt. Dafür stellen wir die Ausstattung vom Schwingkreis über die Generator-Steuerung – die übrigens auch die Schnittstellen zur Kunden-Technologie beinhaltet – bis hin zu Einfach- oder Mehrfachausgängen variabel zusammen“, ergänzt Tzschupke.

Härten: Perfekt in den Produktionsfluss integriert

Ähnlich interessant für Anwender im Elektromotorenbau sind die ganzheitlichen MIND-Härtemaschinen von Eldec mit ihren Hauptkomponenten Grundmaschine, Energiequelle, Induktor, Kühlmittelsystem und Automation.
Durch die exakte Auswahl von Leistung und Frequenz garantiert das ganzheitliche System beispielsweise bei Zahnrädern oder Rotorwellen ein Härtebild nach Kundenanforderungen. Die Erwärmung erfolgt im gewünschten Härtebereich und dauert nur zwei bis drei Sekunden beim Zahnrad, beziehungsweise 1,3 Sekunden bei der Rotorwelle. Entscheidend ist dabei, dass die MIND-Maschine je nach Werkstückabmessung und gewünschtem Härtebild modular konfiguriert wird. Deshalb ist die Anlage grundsätzlich lieferbar als handbeladene Stand-alone-Lösung oder als linientaktfähige Härtezelle, die per Roboter oder einem Portal beladen wird. Anschließend ist die Härtemaschine ein integraler Bestandteil der Herstellungsprozesse.

Anfragen aus dem Elektromotorenbau nehmen zu

Wie variabel die Eldec-Technologie im Elektromotorenbau genutzt werden kann, zeigen zwei abschließende Beispiele:
Der Eco Line Generator von Eldec mit einer Leistung von 30 kW kommt auch zum Einsatz, um den gesamten Stator vor Imprägnierung der Wicklung auf eine Temperatur von 110 bis 130 Grad Celsius zu erwärmen. Ähnlich wichtig für viele Produktionsprozesse ist das induktive Vorwärmen zum Schweißen – etwa von Rotorwellen. Es verhindert effektiv, dass es bei den hohen Schweißtemperaturen zu einer Rissbildung am Bauteil kommt.

„Zusammenfassend kann man sagen, dass die Anfragen aus dem Elektromotorenbau fast monatlich zunehmen. Gleichzeitig ist unsere Technologie bereits heute in sehr vielen Anwendungsbereichen in der Branche im Einsatz“, sagt Tzschupke. „Auf diese Entwicklung sind wir in idealer Weise vorbereitet, weil wir das Erfahrungswissen dazu haben, wie man komplexe Bauteile erwärmt, härtet oder zum Glühen bringt. Am Ende hat der Kunde in jedem Fall einen hocheffizienten beziehungsweise sicheren Produktionsprozess.“

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