In einem Elektromotor wird Elektrizität in Bewegungsenergie umgewandelt, dies geschieht durch das Erzeugen von Magnetfeldern. Daher ist es nachvollziehbar, dass für die Effizienz des Elektromotors die magnetischen Eigenschaften seiner Hauptbestandteile, sogenannte Elektrobleche, von großer Bedeutung ist. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben den Verarbeitungsprozess dieser Bleche untersucht.
Die Forscherinnen und Forscher arbeiten derzeit daran, die Effizienz der Elektromotoren zu erhöhen, um so den Energiebedarf von Elektrofahrzeugen zu senken. Hierbei gilt es nicht eine Einzelkomponente zu betrachteten, sondern eine Vielzahl, allen voran die Elektrobleche. Diese sind wichtig, da in ihnen die Magnetfelder erzeugt werden, die den Motor durch die Anziehungs- und Abstoßungskräfte in Bewegung versetzen. Je nach Aufbau des jeweiligen E-Motors sehen die Bleche unterschiedlich aus. Unterschiedliche Löcher werden in diese geschnitten, um zum Beispiel Platz für die Kupferspulen zu schaffen, die im Motor verbaut werden. Gefertigt wird jedes Blech einzeln. Das Schneiden erledigen spezielle Schneidwerkzeuge, die vorgegebene Geometrien in die Bleche einbringen. Zum Schluss werden die Bleche zu kompakten Paketen verbunden.
In der Werkstatt der Technischen Universität München (TUM) hat man diesen Prozess im Detail untersucht. Hauptaugenmerk wurde auf das Stanzen der Bleche gelegt, um zu sehen, wie die Verarbeitung der Bleche durch den Stanzprozess die magnetischen Eigenschaften der Bleche beeinflusst. Es hat sich gezeigt, dass die Schärfe der entsprechenden Schneidstempel einen sehr großen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften der Bleche hat. Vergleichen lässt sich dieser Effekt mit einer Schere, die mit der Zeit stumpf wird: Es ist mehr Kraft nötig, um das Papier zu schneiden. In den Blechen entstehen durch die stumpferen Kanten größere Spannungen – das Material wird gebogen und damit einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Daraus resultieren Spannungen, die einen großen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften haben. Die Forscher kommen zu dem Ergebnis, dass teilweise die vierfache Strommenge nötig ist, um die gleiche Magnetisierung zu erreichen.
Weiterhin hat auch der sogenannte Schneidspalt, der Abstand zwischen den Schneidkanten, einen großen Einfluss. Auch hier lässt sich der Vergleich mit der Schere heranziehen. Wenn die Schraube, die die Klingen fixiert, locker wird, wird der Abstand zwischen diesen zu groß und das Papier franst beim Schneiden aus. Aus Sicht der TUM werden beste magnetische Eigenschaften und somit ein hoher Wirkungsgrad erreicht, wenn die Schneidkanten scharf und ein sehr kleiner Schneidspalt vorhanden ist. Neben der optimalen Fertigung gilt es allerdings auch ökonomische Faktoren zu berücksichtigen. Denn wenn die Werkzeuge und deren Wartung mehr Kosten verursachen, steigt auch der Gesamtpreis der Elektromotoren.
Nicht nur in E-Motoren von Elektroautos kommen die Elektrobleche zum Einsatz. Auch in Transformatoren werden diese eingesetzt, zum Beispiel in Ladegeräten von Handys oder Netzteilen von Computern. Auch in diesem Kontext wollen sich die Forscherinnen und Forscher dem Verarbeitungsprozess widmen.
Quelle: TUM – Elektrobleche: Starke Magnetfelder durch scharfe Kanten
