Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden

OEMs helfen uns dabei, die Leistung unserer Kunden zu ermitteln. Wir wissen, wie wir den potenziellen Motor für Ihre konkrete Anforderung entwickeln können. Dies ist ein umfassender Leitfaden für kundenspezifischer Elektromotor gemacht.

1. Kernanpassungsfunktionen für OEMs

Technische Anpassungsmatrix

Parameter

Standardmotor

Anpassungsoptionen

Auswirkungen auf die Branche

Rahmengröße

IEC/NEMA-Standard

Kompakte/flache Bauform

15–40 % Platzersparnis

Wicklungen

Generisches Kupfer

Litzen-/Folienwicklungen

3–8 % Effizienzgewinn

Magnete

Ferrit-Standard

Hochwertiges NdFeB/SmCo

20–30 % Drehmomentsteigerung

Lager

Standardmäßige tiefe Nut

Keramik-Hybrid/geschmiert

2-3-fache Lebensdauer

Encoder

Optional inkrementell

Absolut/Multiturn

±0,01° Positionierung

Kühlung

TEFC-Standard

Flüssigkeits-/Wasserstoffkühlung

Steigerung der Leistungsdichte um 50 %


Erweiterte Optionen:

• Integrierte Motorantriebseinheiten

• Hohlwellenausführungen

• Kundenspezifische Flansch-/Halterungsgeometrien

• Explosionsgeschützte Zertifizierungen


2. Elektromagnetischer Designprozess

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden


Kernoptimierungsschritte


Magnetischer Schaltkreisentwurf:

• Auswahl der Pol-/Nut-Kombination (9S6P für geringe Rastung)

• Luftspaltoptimierung (0,5–1,5 mm typisch)

• Flussdichteanalyse (1,2–1,8 Tesla Sättigung)

Wicklungskonfiguration:

• Verteilte vs. konzentrierte Wicklungen

• Litzen für Hochfrequenzanwendungen

• Automatische Wickelmaschinen für Präzision

Techniken zur Verlustminimierung:

• Wirbelstromreduzierung (0,2-mm-Lamellen)

• AC-Kupferverlustminderung (Litzenleiter)

• Magnetsegmentierung (4-6 Stück pro Pol)

3. Überlegungen zum Maschinenbau

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden

Strukturkomponenten


Rahmenmaterialien:

• Aluminium (leichte Anwendungen)

• Gusseisen (Umgebungen mit starken Vibrationen)

• Edelstahl (korrosive Umgebungen)

Lagersysteme:

• Rillenkugellager (Allzweck)

• Winkelkontakt (Axiallastanwendungen)

• Magnetlager (wartungsfrei)

Wärmemanagement:

• Kühlrippenoptimierung (CFD verifiziert)

• Flüssigkeitskühlkanäle (für >50 kW)

• Phasenwechselmaterialien (Anwendungen mit hoher Dichte)

4. Fortschrittliche Fertigungstechniken


Modernste Produktionsmethoden

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden

Technologie

Vorteil

Bewerbung

Additive Wicklungen

15 % höhere Slot-Füllung

Luft- und Raumfahrtmotoren

Hybridformung

Integrierte Kühlung

EV-Traktion

Laserablation

Präzise Luftspalte

Medizinische Geräte

Automatisiertes VPI

Hohlraumfreie Isolierung

Hochspannungs-Apps


Toleranzstandards:

• Rotorkonzentrizität:

• Wellenschlag:

• Wicklungstoleranz: ±1 Umdrehung

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden

5. Steuerungssystemintegration


Moderne Steuerungsarchitekturen


Sensoroptionen:

Hall-Effekt (niedrige Kosten)

Encoder (17-Bit absolut)

Sensorlose Algorithmen (High-End-FOC)

Laufwerkskompatibilität:

PWM-Frequenz (8–16 kHz typisch)

Feldorientierte Regelungsabstimmung

CANopen/EtherCAT-Schnittstellen

Schutzfunktionen:

Entsättigungserkennung

Stator-RTD-Überwachung

Erdschlussschutz

6. Validierungs- und Testprotokoll


Umfassende Testmatrix

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden


(1). Leistungstests:

Drehmoment-Drehzahl-Kurven (0-200 % Last)

Effizienzkartierung (gemäß IEC 60034-2-1)

Analyse der Gegen-EMF-Wellenform

(2). Umwelttests:

Temperaturwechsel (min. 5 Zyklen)

Vibration (20g Spitze, 3 Achsen)

Salzsprühnebel (500 Stunden gemäß ASTM B117)

(3). Lebenstest:

Beschleunigte Alterung (über 10.000 Stunden)

Start-Stopp-Zyklus (über 50.000 Zyklen)

Analyse der Lagerschmierung

7. Strategien zur Kostenoptimierung


Design für Herstellbarkeit


Modularer Aufbau (Shared Tooling)

Standardisierte Wickelmuster

Multimaterial-3D-Druck

Value-Engineering-Analyse

Kostentreiber:

Magnete (25–40 % der Stückliste)

Kupferwicklungen (15-25%)

Präzisionsbearbeitung (10-20%)

Qualitätskontrolle (5-15%)

8. Zertifizierungs-Roadmap


Globale Compliance-Anforderungen


Sicherheit: UL 1004, IEC 60034

Effizienz: IE-Klassen, DOE-Vorschriften

EMV: EN 61000-6-Reihe

Gefahrenbereiche: ATEX, IECEx

Prüflabore:

Intertek (ETL)

TÜV SÜD

CSA-Gruppe

UL-Lösungen

9. Branchenspezifische Designregeln


Anwendungsspezifische Richtlinien


A. Elektrofahrzeuge:

800V+ Systemkompatibilität

Integration der Ölkühlung

96 %+ Systemeffizienz

B. Industrielle Automatisierung:

Überlastfähigkeit (200 % für 1 Minute)

Bremsintegration

CIP-Reinigungsfähigkeit

C. Medizinische Geräte:

Beständigkeit gegen Gammastrahlung

Von der FDA zugelassene Materialien

10. Zukünftige Trends bei kundenspezifischen Motoren


Neue Technologien

Kundenspezifisches Elektromotordesign: Umfassender technischer Leitfaden


(1). Additive Fertigung

3D-gedruckte Wicklungen (15 % höhere Nutfüllung)

Rotoren mit Farbverlaufsmaterial

(2). KI-optimierte Designs

Generative EM-Topologien

Selbstlernende thermische Modelle

(3). Integrierte Leistungselektronik

GaN-basierte Kommutierung

Eingebettete Gate-Treiber

(4). Nachhaltige Lösungen

Seltenerdfreie Designs

Materialien für die Kreislaufwirtschaft

Design-Zykluszeit:

Modifizierter Standard: 8-12 Wochen

Clean-Sheet-Design: 16–26 Wochen

Ultrapräzision: 30+ Wochen

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