Strong Magnets GmbH liefert hochpräzise Neodym Magnete (NdFeB) und Samarium Cobalt Magnete (SmCo) für den Einsatz in Rotoren von Elektromotoren, Generatoren und Antrieben. Ob Oberflächenmagnet oder eingebetteter Magnet, ob Standardgröße oder Sonderform nach Zeichnung: Unsere Ingenieure kennen die besonderen Anforderungen, die hohe Drehzahlen, Fliehkräfte und thermische Belastung an Rotormagnete stellen.
Anders als ein reiner Magnetlieferant fertigt Strong Magnets GmbH zusätzlich komplette Rotoren und Rotor Baugruppen nach Kundenspezifikation: von der Magnetauswahl über Bandagierung und Montage bis zum dynamisch gewuchteten Endprodukt. Für OEM Kunden und Systemintegratoren bieten wir zudem flexible White Label Fertigung an.
Die Wahl des Magnetwerkstoffs hängt vor allem von Drehzahl, Betriebstemperatur und geforderter Leistungsdichte ab.
In Rotoren von Elektromotoren und Generatoren kommen fast ausschließlich zwei Magnetwerkstoffe zum Einsatz: Neodym Eisen Bor für die meisten Anwendungen mit hoher Leistungsdichte auf kleinem Bauraum, sowie Samarium Cobalt dort, wo Betriebstemperatur oder Umgebungsbedingungen die Grenzen von Neodym übersteigen. Beide Werkstoffe unterscheiden sich deutlich in Energiedichte, Temperaturverhalten und Kosten.
Da Rotormagnete im Betrieb sowohl durch Wirbelstromverluste als auch durch die Umgebungstemperatur des Motors erwärmt werden, ist die zulässige Betriebstemperatur der Güte ein zentrales Auslegungskriterium. Details zu maximalen Einsatztemperaturen je Güte finden Sie auf unserer Seite Temperaturbeständigkeit.
Oberflächenmagnete, eingebettete Magnete und Halbach Array im Vergleich.
Grundsätzlich unterscheidet man bei permanentmagneterregten Rotoren zwei Bauformen: SPM (Surface Permanent Magnet, Oberflächenmagnete) mit Magneten, die auf der Rotoroberfläche angebracht sind, und IPM (Interior Permanent Magnet, vergrabene beziehungsweise eingebettete Magnete), bei denen die Magnete im Blechpaket des Rotors integriert sind. Welche Bauform sich eignet, hängt von Drehzahl, gewünschter Drehmomentcharakteristik und Fertigungsaufwand ab.
Für spezielle Anwendungen kommt außerdem das Halbach Array zum Einsatz: eine besondere Anordnung mehrerer Magnete, bei der sich das Feld auf einer Seite verstärkt und auf der Gegenseite nahezu auslöscht. Wie Polanordnung und Magnetisierungsrichtung das resultierende Feld beeinflussen, erläutern wir ausführlich auf unserer Seite Magnetisierung und Feldrichtung.
| Merkmal | SPM (Oberflächenmagnete) | IPM (eingebettete Magnete) |
|---|---|---|
| Magnetposition | auf der Rotoroberfläche | im Blechpaket integriert |
| Mechanischer Schutz | Bandage bei hohen Drehzahlen nötig | durch Blechpaket bereits geschützt |
| Drehmomentanteil | überwiegend Magnetmoment | zusätzlicher Reluktanzanteil möglich |
| Fertigungsaufwand | vergleichsweise einfach | höher, präzise Blechpaketgeometrie nötig |
| Typischer Einsatz | niedrige bis mittlere Drehzahlen | hochdrehende Traktions- und Servoantriebe |
Je höher die Drehzahl, desto größer die Fliehkraft auf jeden einzelnen Magneten.
Bei Oberflächenmagneten wirkt im Betrieb eine radial nach außen gerichtete Fliehkraft, die mit dem Quadrat der Drehzahl ansteigt. Da Neodym und Samarium Cobalt als gesinterte Werkstoffe spröde sind und kaum Zugbelastung vertragen, kann diese Kraft bei hochdrehenden Rotoren ausreichen, um Magnete zu lösen oder zu beschädigen. Mehr zu den mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe lesen Sie auf unserer Seite Haltbarkeit und Zerbrechlichkeit von Magneten.
Um Oberflächenmagnete bei hohen Drehzahlen zuverlässig zu halten, werden Rotoren bandagiert. Zwei Bandagearten haben sich dabei etabliert:
Wärme ist im Rotor der Gegner jeder Magnetkraft.
Im laufenden Betrieb wirken auf die Magnete im Rotor wechselnde Magnetfelder ein, die in ihnen sowie in leitfähigen Bandagen elektrische Wirbelströme induzieren. Diese Wirbelströme erwärmen den Magneten zusätzlich zur ohnehin vorhandenen Betriebstemperatur des Motors. Steigt die Magnettemperatur über die zulässige Grenze der jeweiligen Güte, drohen irreversible Verluste der Magnetisierung.
Eine wirksame Gegenmaßnahme ist die Segmentierung der Magnete: Statt eines durchgehenden Magnetblocks werden mehrere kleinere, elektrisch gegeneinander isolierte Segmente eingesetzt. Dadurch werden die möglichen Strompfade für Wirbelströme unterbrochen und die Verluste spürbar reduziert. Wie sich Temperatur und Entmagnetisierung im Detail vermeiden lassen, erläutern wir in unserem Leitfaden Entmagnetisierung vermeiden.
Ein Rotor ist nur so gut wie die Präzision seiner Fertigung und Montage.
Bei der Baugruppenfertigung eines Rotors greifen mehrere Präzisionsanforderungen ineinander: Die Passgenauigkeit zwischen Magnet, Blechpaket oder Bandage und Welle bestimmt, ob die Baugruppe spannungsfrei und rund läuft. Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator wiederum beeinflusst maßgeblich das erreichbare Drehmoment und den Wirkungsgrad des Motors, weshalb er innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden muss.
Übliche Fertigungstoleranzen für die Magnetkomponenten liegen im Standard bei ±0,05 mm, in der Präzisionsausführung bei ±0,02 mm. Nach der mechanischen Montage wird jede Rotor Baugruppe dynamisch gewuchtet, um Unwucht zu minimieren, die sonst zu Vibration, Lagerbelastung und Geräuschentwicklung im Betrieb führen würde. Ergänzend prüfen wir Rundlauf, Magnetstärke und Polteilung jeder Baugruppe vor der Auslieferung.
Für die Auslegung von Luftspalt und Haltekraft steht Ihnen zusätzlich unser Tool Haftkraft berechnen zur Verfügung, für tiefergehende Simulationen unterstützen wir Sie im Rahmen der Magnetentwicklung mit FEM.
Strong Magnets liefert nicht nur Magnete, sondern fertigt komplette Rotoren und Rotor Baugruppen. Folgende Parameter legen wir gemeinsam mit Ihnen fest:
Von der ersten technischen Abstimmung über den Prototypenbau bis zur Serienfertigung begleiten wir Ihr Rotor Projekt. Teilen Sie uns Ihre Anforderungen, eine Skizze oder CAD Daten mit.
Ihre Anwendung besprechenFlexible Fertigung für Systemintegratoren, Motorenhersteller und OEM Kunden.
Viele unserer Kunden bauen Rotoren oder Rotor Baugruppen in eigene Produkte ein und vertreiben diese unter ihrer eigenen Marke. Für diese Fälle bieten wir White Label Fertigung an: Die Baugruppe wird nach Ihrer Spezifikation gefertigt, ohne sichtbare Kennzeichnung von Strong Magnets, sodass sie sich nahtlos in Ihr eigenes Produktprogramm einfügt.
Ebenso möglich ist die umgekehrte Variante: eine Kennzeichnung nach Ihren Vorgaben, etwa für interne Rückverfolgbarkeit oder Qualitätsdokumentation. Beide Optionen eignen sich gleichermaßen für Systemintegratoren, Motorenhersteller und Unternehmen der Elektromobilität, die Rotoren als Zukaufteil in ihre eigene Fertigung integrieren.
Antworten auf die wichtigsten Fragen zu Magneten, Rotoren und Baugruppenfertigung.
Beschreiben Sie uns Ihre Anwendung, eine Skizze oder Ihre CAD Daten. Gemeinsam entwickeln wir die passende Magnet- oder Rotorlösung, als Einzelmagnet, komplette Baugruppe oder White Label Fertigung.
Kostenlose Beratung | Prototyp bis Serienfertigung | Angebot in 24–48 Stunden
Magnete für Rotoren aus Neodym oder Samarium Cobalt, dazu die komplette Sonderanfertigung von Rotor Baugruppen nach Zeichnung, inklusive Bandagierung, Wuchten und White Label Fertigung für OEM Kunden.
