Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Entwicklung von Rotoren für effiziente Asynchronmaschinen (ASM)
Das Fraunhofer IFAM entwickelt Lösungen für kostengünstigere und effizientere Asynchronmaschinen (ASM). ASM sind nach wie vor weit verbreitet in elektrischen Antriebsanwendungen, insbesondere im Bereich der Industrieantriebe. Sie sind robust und kostengünstig und können bei Bedarf ohne Frequenzumrichter direkt am Netz anlaufen. Auch in der Fahrzeugtechnik sind ASM längst nicht abgeschrieben. Neue Fertigungsansätze bieten weiterhin Potenzial zur Steigerung des Wirkungsgrads und der Fertigungsqualität sowie zur Kostenreduktion.
Multimaterialverbindungen für Kurzschlussläufer und vieles mehr
Unsere Expertinnen und Experten legen ihre Schwerpunkte in der Forschung und Entwicklung auf fertigungstechnische Innovationen zur Herstellung von Rotoren. Diese umfassen, neben Prozess- und Designverbesserungen in der Rotorfertigung, auch die Technologiebewertung und -entwicklung von Multimaterialverbindungen für Kurzschlussläufer. Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen (höhere Effizienzklasse in gleichem Bauraum) versprechen Hybridrotoren mit Kurzschlusskäfigen aus Kupfer und Aluminium oder auch aus Verbünden unterschiedlicher Aluminiumlegierungen. Wir liefern wertvolle Beiträge für die Industrie, um diese zukünftig serienfähig produzieren zu können. Hierzu setzen wir auf verschiedene Prozessrouten. Ein Ansatz liegt bspw. in der gießtechnischen Anbindung von eingelegten Nutstäben, ein anderer in der Verbindung von Nutstäben und Kurzschlussringen mittels Ultraschallschweißen. Zu Letzterem wurde im Rahmen des Projekts „UltraHybro“ eine neue Fügektechnologie erarbeitet.
Eigene prototypische Fertigung von Rotoren für ASM
Das Fraunhofer IFAM verfügt darüber hinaus mit einem interdisziplinären Team über die notwendigen Kompetenzen, um ASM berechnen, entwerfen und auch prototypisch fertigen zu können. Hierbei setzt das Team auf methodische Ansätze zur integrierten multidisziplinären Entwicklung über die Domänengrenzen hinweg. Diese werden kombiniert mit langjährigem Know-How zur Automatisierung von Entwurfsprozessen für eine stark beschleunigte Entwicklung. Spezifisches fertigungstechnisches Wissen über Gießverfahren zur Herstellung von Kurzschlusskäfigen können wir hierbei direkt im Auslegungsprozess berücksichtigen.
Mithilfe der hauseigenen Anlagentechnik zum Laserschneiden und Paketieren von Elektroblechen sowie für den Druckguss können wir ganze Rotoren für ASM prototypisch fertigen. Die experimentelle Validierung ermöglichen wir durch den Einsatz von metallographischen Untersuchungen und der Durchleuchtung von Rotoren mittels Computertomographie (Rotor-CT). Gesamtsystemtests sind am hauseigenen Elektromotorenprüfstand möglich.