Fokus: Werkstoffe

Next Level in Energieeffizienz

Bereits heute befinden sich in jedem modernen PKW an die 100 Stück von ihnen, in jedem Haushalt über 50 – umweltfreundliche Elektromotoren bewegen die Gegenwart und werden in Zukunft ihre Bedeutung weiter ausbauen. Eine Innovation von Voestalpine trägt dazu bei.

07. November 2018
Zukunft an Bord mit ›Compacore‹-Elektrobandpaketen. Bild: Voestalpine
Zukunft an Bord mit ›Compacore‹-Elektrobandpaketen. ( Bild: Voestalpine)

Sie sind das Herz eines Elektromotors. Durch die elektrische Spannung wird im Magnetfeld eines feststehenden Elektromagnets (Stator) ein Kern (Rotor) in Drehung versetzt. Um dabei unerwünschte und unkontrollierte elektromagnetische Felder zu minimieren, werden Statoren und Rotoren aus jeweils voneinander isolierten Lagen dünnen Stahl-Elektrobands zusammengestellt. 

Bislang war es üblich, die Lamellen zu stanzen, sie anschließend zu stapeln und dann zu fixieren. Das geschah durch Stanzpaketieren, Schweißen und Klammern, was allerdings die Isolationsschicht zwischen den Lamellen örtlich zerstörte oder überbrückte. Die Folge waren beeinträchtigte elektromagnetische Eigenschaften der Pakete, die dazu nicht exakt gemessen werden konnten.

Kleben der Pakete erschien theoretisch als Möglichkeit. Seit etwa dem Jahr 2000 wurde in der europäischen Stanzwelt händeringend versucht, ein großserientaugliches Klebeverfahren zu entwickeln. Ein punktuelles Klebeverfahren, das ebenfalls fertig fallende Pakete erzeugt, gibt es – das Verfahren ist aber kaum mit der Paketfestigkeit von ›Compacore‹ vergleichbar.

Kompetenz hoch zwei

Voestalpine kombiniert Werkstoff- und Verarbeitungskompetenz in herausragender Art und Weise. Diese Stärke ist Basis für Innovationen. Das effiziente ›Isovac‹-Elektroband liefert die Voestalpine Stahl GmbH mit Sitz in Linz (Österreich). Die Metal-Forming-Spezialisten der Voestalpine Automotive Components im deutschen Nagold entwickelten das Compacore-System. Es umfasst:

  • optimierte Elektrobandstähle mit einem isolierenden, selbstklebenden Lacksystem,
  • die großserientaugliche effiziente Fertigungstechnik geklebter Stator- und Rotorpakete,
  • ein Messsystem zur Sicherung und Kontrolle der verbesserten elektromagnetischen Eigenschaften der Pakete.

In Zusammenarbeit mit einem auf Klebetechnik spezialisierten Unternehmen wurde der ›Compacore-Backlack‹ mit einzigartigen Eigenschaften entwickelt. Im flüssigen Zustand wird er vollflächig und hauchdünn (etwa ein Zehntel eines Haares) auf das Elektroband aufgetragen. Das geschieht bei Voestalpine Stahl GmbH in Linz in einer modernen Glühanlage für Elektroband, die auch die Möglichkeit der horizontalen Bandbeschichtung bietet. Unter Wärmebehandlung härtet der Backlack grifffest aus. Das macht Transport und Handling des Bands einfach. Erneute gezielte Wärmebehandlungen im Fertigungsprozess aktivieren dann die Klebekraft.

Der Fertigungsprozess

Die gesamte Fertigung der Pakete erfolgt inline, gleichsam in einem Werkzeug. Im sogenannten ›Hot-Stacking‹ werden die ausgestanzten Elektrobandlamellen noch im Stanzwerkzeug vollflächig verklebt, ohne dass die Wirksamkeit der Isolationsschicht beeinträchtigt wird. Durch das luftdichte Verkleben schützt der Backlack ferner die einzelnen Lamellen gegen Korrosion, reduziert Leistungsverluste sowie ein späteres ›Frequenzbrummen‹ des Motors. Geräusche durch vibrierende Lamellen sind Vergangenheit.

Mit Pressengeschwindigkeiten, die aus üblichen Paketierverfahren wie dem Stanzpaketieren bekannt sind, können so auf effiziente Weise chemisch ausgehärtete Pakete erzeugt werden. Die Technologie gewährleistet auch die Einhaltung der kundenspezifischen Form, und mit der eigens entwickelten Inline-Messung kann Voestalpine die gewünschten elektromagnetischen Eigenschaften garantieren. Für filigrane Bauteile bietet Compacore neue Möglichkeiten der Geometriegestaltung. Große Bauteile, wie sie in der Elektromobilität eingesetzt werden, können extrem stabil produziert werden.

Ausgezeichnete Neuheit

Die vielen Vorteile der Elektrobandpakete von Voestalpine – wie hohe Effizienzklassen, Designfreiheit, Kompaktheit, Gewichtseinsparung, die Stabilität oder das einheitliche Wärmeverhalten – werden nicht nur von Kunden anerkannt. Die Innovation wurde auch mit Preisen ausgezeichnet: 2017 mit dem zweiten Platz beim Landesinnovationspreis Oberösterreich, 2018 mit dem ›Verena‹-Award im Rahmen des österreichischen Staatspreises für Innovation.

Bereits in der Entwicklungsphase waren Partner aus dem Bereich der automobilen Anwendungen beteiligt. Ihre Anforderungen fließen auch in die Gestaltung des optimalen Fertigungsprozesses ein. 2016 wurden die ersten Serienaufträge erteilt. Die Serienfertigung erfolgt auf der Anlage der Voestalpine Automotive Components in Nagold, einem Unternehmen der Metal Forming Division von Voestalpine, wobei das Elektroband von der Steel Division von Voestalpine in Linz bezogen wird. Zug um Zug werden weitere Anlagen realisiert werden.

voestalpine goes E-mobility

Der Technologie- und Industriegüterkonzern Voestalpine sichert sich zunehmend seine Position im weltweit wachsenden Industriezweig der Elektromobilität. Beispiele des Portfolios sind anspruchsvolle Produkte und Vormaterialien wie Elektroband und Komponenten für Elektromotoren, Sicherheitskomponenten für Batterien oder Karosserieteile in Leichtbauweise. Zu den Kunden zählen die führenden europäischen Automobilhersteller und deren Zulieferer. Rund ein Drittel des Jahresumsatzes von zuletzt 11,3 Milliarden Euro erwirtschaftet Voestalpine in der Automobilbranche.

Erschienen in Ausgabe: 07/2018

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