Neue Produktionsprozesse erfordern neue Testverfahren
Die Nachfrage im Bereich der Elektromotoren steigt. Gleichzeitig werden die Anforderungen in Form von erhöhten Spannungsleveln, vermindertem Gewicht und reduzierten Kosten immer komplexer. Diese Trends führen zu einem steigenden Druck auf die Entwicklung der Einzelkomponenten von E-Motoren. Im Fokus stehen vor allem die Materialeigenschaften: elektrische Leitfähigkeit, Isolation und mechanische Festigkeit. Produktspezifische Herstellungsprozesse üben häufig Belastungen auf das Material aus, die von den standardmäßigen Testverfahren nicht ausreichend berücksichtigt werden.
Die Hairpin-Stator-Fertigung als Risiko-Beispiel
Exemplarisch dafür stehen die Drähte für Hairpin-Statoren, bei denen die Umformprozesse in der Produktion eine entscheidende Rolle spielen. Die mechanischen Kräfte beim Biegen der Hairpins können die Isolation stark beanspruchen. Phänomene wie das Aufdicken oder Ausdünnen der Isolation beim Biegen sowie das Ablösen der Isolation beim Schränken sind Risiken, die im Produktionsprozess entstehen und die elektrischen Eigenschaften der Statoren beeinträchtigen können.
Testing-Optionen des Lehrstuhls PEM – Spezialprüfung inklusive
Um den steigenden Anforderungen von Materialherstellern, Anlagenbauern und produzierenden Unternehmen gerecht zu werden, erlaubt die Prüfungsumgebung des Lehrstuhls im PEM Circularity Innovation Cluster (CIC) umfassende Analysen zur Charakterisierung von einzelnen Drähten bis hin zu gesamten Statoren. Das Testing ermöglicht nahezu alle relevanten statischen elektrischen Tests für Elektromotoren gemäß der Norm. Dazu zählen Prüfstände zur Messung von Teilentladungen unter AC- oder DC-Spannung sowie Tests zur Bestimmung der Durchschlagfestigkeit bis 20 Kilovolt AC. Darüber hinaus sind eigens entwickelte, anwendungsspezifische Tests möglich, die sich vor allem der mechanischen Beanspruchung auf den Draht während der Hairpin-Stator-Produktion widmen. Die Prüfungen lassen sich außerdem unter Wärmeeinfluss in einem Ofen realisieren, um das Materialverhalten bei verschiedenen Umgebungsbedingungen zu untersuchen.