Statorkonstruktion mit SMC

Statorkonstruktion mit SMC

Ein besonders interessantes Anwendungsgebiet für SMC-Material ist der Einsatz in Statoren. Mit dem richtigen Design lassen sich so Motoren bauen, die kompakter, effektiver und kostengünstiger zugleich sind...

Bei der Anwendung von SMC-Material in Statoren ist es wichtig, dass man die einzigartigen geometrischen Möglichkeiten ausschöpft, um die erwünschten Leistungsvorteile zu erzielen. Der Austausch eines Stators aus laminiertem Stahl mit einem formidentischen Stator aus SMC wird nur selten etwas bringen. Der Anschaffungspreis ist praktisch gleich, wobei das SMC-Material einen etwas höheren Eisenverlust aufweist.

Stattdessen sollte man die Möglichkeit nutzen, SMC voll dreidimensional einzusetzen, was bei Laminaten nicht möglich wäre. Im folgenden Beispiel vergleichen wir einen Stator aus laminiertem von 0,5 mm Stärke mit einem SMC-Stator aus Material vom Typ STX B7X. Das Design der beiden Statoren ist identisch mit Ausnahme der Länge der Zähne, die verkürzt und abgerundet sind. Zu sehen ist dies auf der obigen Zeichnung.

Motorspezifikationen:

  • Außendurchmesser Stator: 80 mm
  • Länge Stator: 20 mm
  • Zähne Stator: 6
  • Außendurchmesser Rotor: 28 mm
  • Ferrite rotor
  • Pole: 4

Verlust

Durch Nutzung der optimierten Konstruktion ist es möglich, bei gleicher Anzahl Wicklungen weniger Kupfer zu verwenden.

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Auf dem Diagramm ist deutlich zu sehen, dass der Eisenverlust bei SMC-Komponenten höher ausfällt als bei Bauteilen aus laminiertem Blech. Der Kupferverlust fällt jedoch wesentlich geringer aus, nachdem die Geometrie des SMC-Stators optimiert wurde. Das Ergebnis ist ein geringerer kombinierter Eisen- und Kupferverlust, was insgesamt einen effektiveren Motor hervorbringt.

Materialkosten für Kupfer

Kürzere Kupferwicklungen bringen messbare Kostensenkungen mit sich.

Gesamtkupfergehalt des Stators:

  • Laminiertes Blech: 172,5 g
  • SMC-Material: 115,8 g

In diesem Fall konnte der Kupfergehalt um über 30 % reduziert werden, was in einer Senkung der Materialkosten resultiert.

Größe

Dank der optimierten Bauform ragt das Ende der Wicklungen bei SMC-Material (links) weniger über den Stator hinaus als bei laminiertem Blech (rechts). Dies ermöglicht eine Verkleinerung des gesamten Motors.

Alle Simulationen wurden mit SPEED PC-FEA erstellt.

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Mit dem richtigen Design lassen sich so Motoren bauen...
  • die kompakter sind.
  • die effektiver sind.
  • die kostengünstiger sind.

... und vor allem ein Technologieschub für die Produkte des Unternehmens, mit Auswirkungen auch auf das Unternehmensergebnis!

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