Druckguss-Kupferrotoren für Käfigläufermotoren

Vom 21. bis 25. April stellt das auf Druckgusstechnik spezialisierte Gießereiunternehmen Favi auf der Hannover Messe aus (Halle 3, D60)

Nach langjährigen Erfahrungen mit Kupferlegierungen bei Temperaturen von bis zu 1.000°C, gehört Favi heute weltweit zu den Unternehmen, die den Prozess der Serienproduktion von Druckguss-Kupferrotoren beherrschen. Das Unternehmen wurde als erste französische Druckgießerei für Kupferlegierungen nach ISO/TS 16949 und ISO 9001 zertifiziert.

Im Zuge der Umsetzung waren drei große Problemkreise zu bewältigen. Zunächst musste ein

Weg gefunden werden, das Oxidieren des flüssigen Kupfers bei einer Gießtemperatur von 1.300°C auszuschließen. Während die entsprechende Simulation unter Laborbedingungen keine größere Schwierigkeit darstellt, lässt sich das Verfahren im industriellen Umfeld und insbesondere in der Serienproduktion ohne Qualitätsabstriche nur schwierig umsetzen. Erschwerend kam hinzu, dass die kristalline Struktur und die metallischen Eigenschaften des Kupfers die Entwicklung spezieller Verfahrensabläufe erforderlich machten, um die Herstellung eines Rotors ohne Porositäten und frei von jeglichen Mängeln sicherzustellen. Der letzte große Problemkreis war die Temperaturbeständigkeit der Gussformen, da diese dauerhaft Temperaturen von über 1.200°C standhalten müssen und Stahl bereits bei 1500°C schmilzt.

Nach vierjähriger Entwicklungsarbeit gelang Favi der technologische Durchbruch.
Im Vergleich zu Aluminiumausführungen ermöglichen die Kupferrotoren in elektrischen Käfigmotoren eine Steigerung des Drehmoments sowie des Wirkungsgrades um vier Prozentpunkte bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebstemperatur sowie des Bauraums. Die aktuellen Produktionsmittel ermöglichen es der Firma, Rotoren mit einem Gewicht von wenigen Gramm bis hin zu 100 kg herzustellen. Die maximalen Abmessungen liegen bei 400 Millimetern Durchmesser, einer Länge von 450 Millimetern und einem Gewicht des im Druckguss zugeführten Kupfers von 27 Kilogramm. Des Weiteren stehen ein Versuchslabor sowie umfangreiche Messinstrumente und -anlagen zu Verfügung, um Entwicklungsprojekte von Kunden zu begleiten.

Im Zuge immer strikterer Umweltauflagen ist bereits abzusehen, dass die bestehenden Wirkungsgradklassen EFF1/EFF2 für Drehstrommotoren in Europa und die Nema Premium-Standards in den USA als Vorschriften eingeführt werden. Dies wird Motorenhersteller verstärkt dazu veranlassen, Hochleistungsmotoren mit Energiesparplaketten auf den Markt zu bringen. Gerade in diesem Zusammenhang bieten sich die Kupfer-Druckgussrotoren für hocheffiziente Motoren an: Der Wirkungsgrad eines 4 kW-Motors kann gemäß der Prämisse „Energie sparende Antriebe“ um fünf Prozentpunkte gesteigert werden, ohne die Umwelt zu belasten. Gleichzeitig erfüllen sie die Anforderungen der Premium-Klasse.