Wickel- und Montageverfahren für recyclinggerechte Elektromotoren (OptiWiRE)

Abstract

Die Verbreitung der Elektromobilität in Deutschland liegt nach wie vor hinter den Zielen und Erwartungen von Politik und Gesellschaft zurück. Hemmnisse, die in diesem Zusammenhang immer wieder angeführt werden, sind die hohen Anschaffungskosten, die mangelnde Reichweite sowie der unkomfortable und zeitintensive Ladevorgang. Getrieben durch die Elektrifizierung des automobilen Antriebsstrangs müssen Wertschöpfungsketten für elektrische Traktionsantriebe schnell auf sich verändernde Marktsituationen reagieren, weswegen in kürzester Zeit verschiedene Varianten in stark steigenden Stückzahlen und hoher Qualität herzustellen sind, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Die Ziele des Vorhabens OptiWire, mit den Verbundpartnern ElringKlinger AG und Lehrstuhl FAPS, sind eine Verbesserung der Prozesskette bei der Herstellung von Elektromotoren, in Bezug auf in der Automobilbranche sehr hohe Anforderungen an Taktzeit, Qualität und Flexibilität der Fertigung. Ein wesentliches Ziel, zu dem dieses Projekt beitragen soll, ist der Übergang von der Prototypen-Fertigung zur Vorserienproduktion. Weiter zielt das Vorhaben auf eine Effizienzsteigerung der Elektromotoren ab, auf eine höhere Lebensdauer der Motoren und auf den Energieverbrauch von E-Fahrzeugen mit der damit verbundenen Reichweite. Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit kritische Fertigungsprozessschritte wurden bereits in Voruntersuchungen identifiziert. Dabei konnten wesentliche Optimierungspotentiale bei der Wicklungsherstellung am Stator und bei der Magnetmontage im Rotor festgestellt werden. Für diese beiden Prozessschritte sollen im Rahmen des Projektes Verbesserungen hinsichtlich des Produktes E-Maschine und der Produktion durch die Adaption neuer Verfahren erzielt werden. The growth of electromobility in Germany is still lagging behind the goals and expectations of politicians and society. The barriers that are repeatedly cited in this context are the high acquisition costs, the lack of range and the inconvenient and time-consuming charging process. Driven by the electrification of the automotive powertrain, value chains for electric traction drives must react quickly to changing market situations, which is why different variants must be produced in increasing quantities and high quality in the shortest possible time in order to be able to compete internationally. The goals of the OptiWiRE project, with the partners ElringKlinger AG and the Institute FAPS of the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, are to improve the process chain in the manufacture of electric motors with regard to the very high demands on cycle time, quality and flexibility of production in the automotive industry. A key objective to which this project is intended to contribute is the transition from prototype production to pre-series production. The project also aims to increase the efficiency of electric motors in order to achieve a longer service life for the motors and also to increase the energy consumption of electric vehicles and the associated range. Critical production process steps in terms of performance have already been identified in preliminary investigations. Significant potential for optimization was identified in the production of windings on the stator and in magnet assembly in the rotor. For these two process steps, the project aims to achieve improvements in terms of the e-machine product and production by adapting new processes.