Durch den Einsatz von Soft Magnetics Composites (SMC) Materials war der Prototyp eines Motors mit geringen Abmessungen, Gewicht und Geräuschentwicklung herstellbar
Pünktlich zur CWIEME Berlin präsentiert GKN Sinter Metals seinen Transversalflussmotor. Er entstand in Zusammenarbeit mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH), Aachen. Das Entwicklungsziel des Unternehmens war es zu beweisen, dass durch den Einsatz des Soft Magnetic Composites (SMC) Materials ein Motor mit geringen Abmessungen, Gewicht und Geräuschentwicklung zu einem konkurrenzfähigen Preis herstellbar ist. Der Prototyp mit dem Arbeitsnamen „Elektra“ ist voll funktionsfähig.
Sein modularer Aufbau besteht in der Grundversion aus einem Stator, einer Kupferspule und einem Rotor mit Permanentmagneten. Die Statoren sind aus Soft Magnetic Composites (SMC) gefertigt. Dabei handelt es sich um Reineisenpartikel von weniger als 0,2 Millimetern Durchmesser, die von einer Isolationsschicht umhüllt sind. Durch Pressen in die gewünschte Form gebracht, erfolgt das Aushärten zwischen 600-700 Grad Celsius. Ein tatsächliches Sintern bei über 1.000 Grad Celsius ist nicht möglich, da dies die Isolationsschicht beschädigen würde.
Durch die Isolationsschicht sind dreidimensionale Magneteigenschaften möglich, die zum Bau eines solchen Motors unverzichtbar sind. Dies verringert parallel dazu die Verluste durch Wirbelströme deutlich. Da kein „totes“ Kupfer wie bei Radialflussmotoren verbaut wird, sinken die erforderliche Menge Kupfer und deren Gewicht sowie die dafür notwendigen Kosten ganz erheblich. Die Kupferspule und je zwei baugleiche Statorpole sind so angeordnet, dass im Zusammenspiel mit einem Permanentmagneten im Rotor eine überragend hohe Momentdichte entsteht. Für einen derartigen Motor müssen drei solcher Phasen-Elemente in Reihe, aber versetzt um je 120 Grad, angeordnet sein, um eine Leistung von einem Kilowatt zu erzeugen. Für eine höhere Leistung lassen sich derartige Motoren in einem Baukastensystem in Reihe zusammenbauen. Sie sind ausgelegt für den Frequenzbereich von 500 Hz bis 30 kHz.
Das SMC-Material mit der Isolationsschicht bietet GKN in drei Versionen an, aber es lässt sich auch von externen Anbietern beziehen. Die besonderen Eigenschaften des Pulvers und der Isolationsschicht erlaubt es, damit die Leitungs- oder Verlusteigenschaften gezielt zu steuern. Das dreidimensionale Design der Statoren lässt sich im Wesentlichen frei wählen, vor allem in axialer Richtung.
Ein weiterer Vorteil des Transversalflussmotors ist seine Kompaktheit gegenüber Radialflussmotoren mit einem etwa um 30 Prozent geringeren Volumen. Die Kräfte im Motor wirken vor allem axial durch die Magnetkraft. Im Rotor drehen nur geringe Massen und auf ihn wirken konstruktiv im Wesentlichen axiale Magnetkräfte , was im Endeffekt zu einem geräuscharmem Lauf führt.
Dem zunehmenden Bedarf an Elektromotoren mit geringem Gewicht in kompakter Bauweise bei hoher Leistung kommt die Entwicklung des Transversalflussmotors zum richtigen Zeitpunkt entgegen. Die große Erfahrung des Unternehmens in der Entwicklung und Herstellung von gesinterten und ungesinterten weichmagnetischen Werkstoffen führt zu den am besten geeigneten Lösungen für die Kunden: Hohe Wirtschaftlichkeit und technische Einzigartigkeit, gepaart mit modernen Werkstoffen und Prozessen sind der Schlüssel dazu.
Neben dem Transversalflussmotor wird GKN Sinter Metals auch Produkte aus seinem Produktportfolio zeigen, darunter Gleitlager aus gesinterten Metallen.
Weitere Informationen unter http://www.gkn.com/softmagnetic
GKN Sintermetals ist der weltgrößte Hersteller von Präzisionsbauteilen aus Metallpulver. Das Unternehmen stellt mehr als 10.000 kompliziert geformte, hochfeste Bauteile für den Automobilbau, industrielle und Konsumgüter in aller Welt her. Es ist in mehr als 13 Ländern in allen fünf Kontinenten vertreten und arbeitet an weltweit mehr als 30 Standorten mit rund 6.500 Beschäftigten.
Kontakt:
GKN Sinter Metals Engineering GmbH
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Krebsöge 10
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