Kann die „Zugkraft" des Axialflussmotors das Lager zerstören?

Das ärgerlichste mechanische Problem des Axialflussmotors steckt zwischen Stator und Rotor. Beide sind nur durch einen Luftspalt von einem Millimeter oder weniger getrennt; zwischen Magneten und Blechpaketen beider Seiten wirkt eine axiale Anziehung im Tonnenbereich. Das ist wie zwei starke Magnete, die sich frei gegenüberstehen – ein leichter Versatz lässt die Anziehung auf der näher liegenden Seite stark ansteigen.

Schon eine Ungleichmäßigkeit des Luftspalts von einigen Zehn Mikrometern lässt die einseitige Belastung exponentiell steigen – im leichten Fall verformt sich die Rotorscheibe, im schweren Fall „saugt sie fest" und der Rotor schlägt am Stator an. Eine Anziehung dieser Größenordnung ist mit Auge und Gefühl nicht zu erkennen; hört man das Geräusch, ist es meist zu spät. Lager und Gehäuse sind hier also keine Nebenrollen, sondern lebensrettende Strukturen. Beim Lager halten gewöhnliche Rillenkugellager diese Axialkraft nicht aus; meist wechselt man auf Schrägkugellager oder zweireihige Kegelrollenlager mit höherer Axialtragfähigkeit, um die Zugkraft aufzufangen.

Das Gehäuse muss umso stabiler sein. Im Betrieb wird die axiale Anziehung zu einem dauerhaft auf das Gehäuse wirkenden Biegemoment; gewöhnliche Stanzteile halten das nicht aus. Es braucht hochfeste Luftfahrt-Aluminiumlegierung oder topologieoptimierte Gussteile, um die Verformung in akzeptablen Grenzen zu halten. Man kann sagen: Ein Großteil des Konstruktionsaufwands beim Axialflussmotor dient der Auseinandersetzung mit dieser Anziehung; die Wahl von Lager und Gehäuse bestimmt direkt, welche Leistung und Drehzahl der Motor verträgt.

An dieser Strukturebene darf nicht gespart werden. Beim Zusammenfügen solcher Motoren ist die Symmetrie des Luftspalts ein Pflichtprüfpunkt – ungleiche Spalte auf beiden Seiten sind kein Frage des Drehens, sondern eine Haftungsfrage, wenn es zum Festsaugen kommt. Aufgabe der Montagevorrichtung ist es, beide Luftspalte ab dem Moment des Zusammenfügens gleichmäßig zu positionieren; erst dann lässt sich von Stabilität sprechen.

Häufig gestellte Fragen zur Motorautomatisierung

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