Elektromotoren sind zusammen mit Generatoren heute eine der wichtigsten Technologien für die Energiewende und nachhaltige Mobilität. Von Automobilanwendungen über industrielle Systeme bis hin zur Erzeugung aus erneuerbaren Quellen bilden sie die Verbindung zwischen elektrischer Energie und mechanischer Bewegung.
Hinter jedem Motor verbirgt sich eine komplexe Produktionskette, in der Präzision, Wiederholbarkeit und Kontrolle unerlässlich sind. Aus diesem Grund erfordert die Herstellung von Statoren und Rotoren ein hohes Maß an Automatisierung, die in der Lage ist, äußerst empfindliche Prozesse kontinuierlich zu steuern.
In diesem Zusammenhang verwendet Dema SpA einen maßgeschneiderten Ansatz und bietet Automatisierungslösungen an, die für jedes einzelne Projekt entwickelt wurden. Tatsächlich hat jeder Motor unterschiedliche Eigenschaften, Ziele und Einschränkungen: Aus diesem Grund wird die vorgeschlagene Lösung stets auf die spezifischen Bedürfnisse des Kunden optimiert, um Effizienz, Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Die Kernkompetenzen von Dema betreffen die Schlüsselprozesse für die Herstellung des Elektromotors:
• Stapeln, das Stapeln von Laminationen zur Bildung von Stator- und Rotorpacks;
• Zusammenfügen, also das Verbinden von Laminationen durch Schweiß- oder Klebetechniken;
• Inspektion, automatisierte Qualitätskontrolle mit mechanischen Messungen oder durch maschinelles Sehen und Sensoren;
• Montage, die Montageoperationen, die der Wicklungsphase vorausgehen.
Dank dieser Kombination aus Fähigkeiten und einem personalisierten Ansatz kann die Produktion von Stator und Rotorpack bis ins kleinste Detail optimiert werden, was Zeit und Variabilität reduziert und eine konstante Leistung über die Zeit gewährleistet.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein Elektromotor und warum ist er entscheidend
- Hauptkomponenten des Elektromotors
- Produktionsprozesse von Elektromotoren
- Technologien und Innovationen in der Produktion
- Anwendungsbereiche von Elektromotoren
- Vorteile der Automatisierung in Produktionsprozessen
- FAQs zu Elektromotoren
- Die Zukunft der Elektromotorenfertigung
Was ist ein Elektromotor und warum ist er entscheidend
Ein Elektromotor ist eine Maschine, die elektrische Energie durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern, die von Wicklungen oder Permanentmagneten erzeugt werden, in mechanische Energie umwandelt.
Seine Funktionsweise basiert auf dem Lorentzschen Gesetz, wonach ein Leiter, der durch Strom in einem Magnetfeld gekreuzt wird, eine Kraft aussetzt, die ihn in Bewegung setzt.
Diese Technologie bildet die Grundlage für einen wachsenden Anteil am weltweiten Energieverbrauch: Motoren und motorgetriebene Systeme absorbieren etwa 53 % des weltweiten Stroms.
Die Hauptkomponenten: Stator, Rotor und Wicklungen
Ein Elektromotor besteht aus zwei Grundelementen:
• Stator – der feste Teil, der das Magnetfeld erzeugt. Sie besteht aus magnetischen Schichten, die voneinander isoliert und übereinandergelegt sind, um Verluste durch Wirbelströme zu begrenzen und so die Effizienz zu erhöhen.
• Rotor – das bewegliche Teil, das sich im Inneren des Stators dreht und mit der Kurbelwelle verbunden ist. Der Rotor besteht außerdem aus Schichten von Laminierungen, in denen Leiter oder Permanentmagnete untergebracht werden können.
• Wicklungen – Kupfer- oder Aluminiumleiter, die, wenn sie durch Strom transportiert werden, das Magnetfeld erzeugen.
• Isolierung, Schirme und Stützen – gewährleisten Schutz, Steifigkeit und Wärmeabfuhr.
Das Verhältnis zwischen Stator und Rotor, die Materialqualität und die Präzision der Baugruppe bestimmen die Effizienz und Stillstand des Motors.
Produktionsprozesse: vom Stapeln bis zur Montage
Der Bau eines Elektromotors beginnt mit magnetischen Laminierungen, die durch Abschneiden von Stahlstreifen entstehen. Die folgenden Phasen definieren seine elektromagnetischen und mechanischen Eigenschaften.
1) Stapeln
In dieser Phase werden die Laminierungen in einer kontrollierten Reihenfolge gestapelt, wobei oft die Orientierung der Lamellen abwechselnd wird, um die Defektkompensation zu gewährleisten und die Kompaktheit des Packs zu verbessern.
Korrekte Entgegenbewegung ist unerlässlich, um magnetische Gleichmäßigkeit zu erreichen und Vibrationen während des Motorbetriebs zu minimieren.
Automatische Systeme steuern Auswahl, Positionierung und Kompression und gewährleisten Präzision und Wiederholbarkeit in jedem Zyklus.
Hinweis zum Stapelfaktor: Es ist das Verhältnis des tatsächlichen ferromagnetischen Materials zur Gesamtdicke des Gehäuses; Ein höherer Wert deutet auf eine bessere magnetische Leistung hin.
2) Beitritt
Die Laminationen können mit verschiedenen Techniken verbunden werden:
• Schweißen (Laser, Plasma, TIG oder MIG), das eine starre Kopplung garantiert;
• strukturelle Bindungen, die Verformungen reduzieren und die Stabilität verbessern;
• Patentierte Hybridtechnologien wie DDLock, die die beiden Prinzipien kombinieren, um Steifheit und Präzision auszubalancieren. DDLock wurde entwickelt, um die maximale Dichtigkeit der an den Enden des Packs angebrachten Laminationen zu gewährleisten, die am komplexesten fest an der Struktur befestigt werden müssen.
• Nachdrücken/Verdichtung – verbessert den Stapelfaktor und die gesamte elektromagnetische Ausbeute.
3) Inspektion und Qualitätskontrolle
Mechanische Überprüfungen zur Überprüfung von Geometrie und Ebenenheit, mehrere Vision-Systeme und Lasersensoren zur Identifizierung von Defekten direkt mit Rückverfolgbarkeit der Prozessdaten. (Ein Beispiel für eine native digitale Inspektionsplattform finden Sie unter Smart Digital Inspection System mit Siemens Industrial Edge.)
4) Endmontage
Magnetinsertion, Baumpflanzung, Leimauftrag, Reinigung und Verpackungsmanagement.
Technologien und Innovationen bei der Herstellung von Elektromotoren
• Modulare Automatisierung – Leitungen bestehen aus autonomen, aber verbundenen Stationen, die für neue Modelle neu konfigurierbar sind.
• Digitale Steuerungen und künstliches Sehen – Echtzeit-dimensionale/qualitative Prüfungen.
• Digital Twin – virtuelle Replikation des Prozesses, die es ermöglicht, Abweichungen vorherzusagen und die Inbetriebnahme zu optimieren (Anwendungsbeispiele im oben genannten SDIS ).
Patentiert in Dema (Referenzbereiche auf der Website):
• DDLock – Hybrid-Haftung, Teilhaftung/teilweise Verwendung von Backlack-Blech + Schweißen für Stator-/Rotorpacks.
• SALAG – automatisches Sortiersystem für sehr dünne Laminierungen für die empfindliche Handhabung.
• Segmentmontage – Bildung des Packs aus Segmenten/Sektoren zur Optimierung von Zeit und Toleranzen.
Anwendungsbereiche und Motoranforderungen für jeden Bereich
1) Antriebsstrang / elektrische Mobilität
Anforderungen: hohe Leistungsdichte, hohes und stabiles Drehmoment, großer Wirkungsgrad , fortschrittliches Wärmemanagement , niedriges NVH, zyklische Zuverlässigkeit, Integration mit 800-V-Wechselrichtern in den neuesten Architekturen. (Als Benchmark: Der BMW Gen-6 eDrive kündigt +20 % Gesamteffizienz des Fahrzeugs gegenüber der Vorgängergeneration an, 800V-Architektur, +30 % Reichweite und 30 % schnelleres Laden.)
2) Haushaltsgeräte/Utensilien/Verbraucher
Stückkosten und Prozesskonsistenz , geringe Geräusche, Langlebigkeit in staubigen/feuchten Umgebungen, kompaktes Gehäuse. (Automatisierung zielt auf große Volumen und die Reduzierung von Fehlern pro Charge ab.)
3) Industrielle Anwendungen / Spezialmotoren
Dynamische Steuerfähigkeit, Effizienz bei variablen Lasten, mechanische Robustheit, Maßgenauigkeit und Integration mit Überwachungs- und Diagnosesystemen.
4) Erneuerbare Energien/Erzeugung (z. B. Wind)
Hohe kontinuierliche Effizienz, thermische Stabilität in unterschiedlichen Umgebungen, Widerstand gegen zyklische Spannungen und Minimierung magnetischer bzw. kupferbezogener Verluste.
Vorteile der Automatisierung in Produktionsprozessen
• Konsistente Genauigkeit durch kontrollierte, wiederholbare Bewegungen.
• Abfallreduzierung durch kontinuierliche Überwachung.
• Höhere Sicherheit und Rückverfolgbarkeit des Produktionszyklus.
• Energieeffizienz des Montageprozesses.
• Skalierbarkeit und Flexibilität mit schneller Anpassung an neue Modelle.
(Ein konkretes Beispiel für die Digitalisierung von Inspektionen und Leistungsverbesserungen mittels Edge-AI-Plattform finden Sie SDIS mit Siemens.)
FAQ
Was ist der „Stacking-Faktor“?
Es ist das Verhältnis des tatsächlichen ferromagnetischen Materials zum Gesamtschnitt/Dicke des Packs; Höhere Werte korrelieren mit besserer magnetischer Leistung.
Was ist DDLock kurz gesagt?
Patentierte Hybridtechnologie (Teilhaftung oder teilweise Verwendung von Backlack-Blech + Schweißen) zum Verbinden der Laminationen, mit besonderer Festigkeit an den Enden des Packs.
Fazit: Die Zukunft des Elektromotors liegt in der Präzision der Prozesse
Die Elektromotorentechnologie durchläuft eine Phase technischer Reife und tiefgreifender industrieller Transformation. Es geht nicht mehr nur darum, die Leistung zu verbessern oder den Verbrauch zu senken, sondern darum, jede Produktionsphase – vom Blech bis zum Fließband – mit einem ingenieurtechnischen Ansatz zu überdenken, der auf Automatisierung, Steuerung und Digitalisierung basiert.
Die neueste Generation der Motoren, wie der BMW Gen-6 eDrive, spiegelt diese Entwicklung gut wider: 800-V-Architektur, +20 % Gesamteffizienz, +30 % Reichweite und +30 % Laden im Vergleich zur vorherigen Generation.
Hinter den Ergebnissen dieses Niveaus befindet sich eine äußerst präzise Arbeit bei der Herstellung von Stator- und Rotorpacks, bei der jedes Mikrometer zählt und die Stabilität der Prozesse zum eigentlichen Wettbewerbsvorteil wird. In einer Landschaft, in der Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Leistung zusammenpassen, ist die Fähigkeit, intelligent und maßgeschneidert zu automatisieren , der Wendepunkt. Jede Verbesserung beim Stapeln, Verbinden, Inspizieren und Zusammenbauen von Prozessen ist nicht nur ein Fortschritt in der Fertigung, sondern auch ein grundlegender Baustein für die Entwicklung der nächsten Generation von Elektromotoren – leichter, kompakter und leistungsfähiger.
Die Zukunft des Elektromotors wird sich nicht nur im Bereich der Designinnovation abspielen, sondern vor allem in der Qualität der Prozesse, die ihn ermöglichen.
Hauptquellen
- IEA / EMSA – „Elektromotoren und Motorsysteme… verantwortlich für 53 % des weltweiten Stromverbrauchs.“ 4E Energieeffiziente Endverbrauchsausrüstung
- BMW Group (offizielle Veröffentlichung, EN) – Gen-6 eDrive Details: 800 V, +20 % Gesamteffizienz, +30 % Reichweite und Ladegeschwindigkeit. BMW Group PressClub
- Dema Automation – E-Motors & Site – DDLock, SALAG, Segmentmontage; Notizen zum Stapelfaktor und Prozessschritten. Dema Automation+1
- Siemens + DEMA (PDF) – Smart Digital Inspection System (Industrial Edge). assets.new.siemens.com
- Emetor (technisches Glossar) – Definition des Stacking-Faktors. emetor.com
