Mehr Kraft im Magnetfeld

Werkstoffe als Leistungstreiber moderner Elektromotoren

Magnetwerkstoffe sind das technische Rückgrat jedes Elektromotors. Sie bestimmen nicht nur das erreichbare Drehmoment, sondern beeinflussen Wirkungsgrad, Baugröße, Geräuschverhalten und thermische Stabilität. Gerade bei leistungsstarken Kleinmotoren und integrierten Antriebssystemen ist die gezielte Auswahl und Kombination der richtigen Werkstoffe heute ein entscheidender Wettbewerbsfaktor.

Dieser Fachbeitrag zeigt, welche Materialien im Magnetkreis entscheidend sind, wie sie sich auf die Motorperformance auswirken – und wie sich durch kluge Auslegung und intelligente Ansteuerung zusätzliche Leistungsreserven erschließen lassen.

Elektrobleche – unscheinbar, aber entscheidend für Effizienz und Laufruhe

Der magnetische Fluss in Elektromotoren wird überwiegend durch lamellierte Elektrobleche geführt. Ziel ist es, magnetische Verluste so gering wie möglich zu halten und den Fluss gleichmäßig zu verteilen. In der industriellen Antriebstechnik kommen dabei in der Regel kaltgewalzte, nicht kornorientierte Elektrobleche gemäß DIN EN 10106 zum Einsatz.

Ein zentraler Einflussfaktor ist die Blechdicke. Dünnere Bleche reduzieren Wirbelstromverluste und verbessern das Verhalten bei höheren Frequenzen. In der Praxis hat sich für viele industrielle Anwendungen ein Elektroblech mit 0,35 mm Dicke als sehr guter Kompromiss aus Effizienz, mechanischer Stabilität und Wirtschaftlichkeit etabliert.

Auch die Walzrichtung spielt eine Rolle. Je nach Stanzgeometrie und Flussrichtung kann eine gezielte Orientierung der Bleche dazu beitragen, Sättigungseffekte zu minimieren und die magnetische Leitfähigkeit zu verbessern. Solche Details entscheiden oft darüber, ob ein Motor im Serienbetrieb ruhig und reproduzierbar läuft – oder Streuungen zeigt.

Permanentmagnete – hohe Leistungsdichte auf kleinem Raum

Für moderne, kompakte Antriebe sind Permanentmagnete ein zentraler Leistungstreiber. In Schrittmotoren, BLDC- und EC-Motoren kommen heute überwiegend Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB) zum Einsatz. Sie ermöglichen sehr hohe Flussdichten und damit hohe Drehmomente bei kleinen Baugrößen.

In bestimmten Anwendungen werden auch Samarium-Kobalt-Magnete (SmCo) verwendet. Diese sind teurer, bieten dafür aber eine deutlich höhere thermische Stabilität. Welche Magnetart sinnvoll ist, hängt stark vom Einsatzfall ab.

Ein oft unterschätzter Aspekt ist die mechanische Integration der Magnete. NdFeB-Magnete sind spröde und stoßempfindlich. Sie müssen präzise in den Rotor eingebracht und häufig mit speziellen Kleb- oder Vergussmaterialien fixiert werden. Dabei kommen Schäumharze oder Hochleistungsklebstoffe zum Einsatz, die Toleranzen ausgleichen und gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit gewährleisten.

Temperaturverhalten – der kritische Punkt im Magnetkreis

Die magnetische Leistungsfähigkeit ist stark temperaturabhängig. NdFeB-Magnete verlieren je nach Qualität und Legierung bereits im Bereich von etwa 80–120 °C spürbar an Magnetisierung. Für Anwendungen mit höherer thermischer Belastung kommen daher hochtemperaturfeste NdFeB-Varianten oder SmCo-Magnete zum Einsatz.

Entscheidend ist dabei:
Nicht nur die Umgebungstemperatur zählt – sondern die tatsächliche Temperatur im Motor und in der Wicklung.

Hier wird deutlich, dass Werkstoffwahl allein nicht ausreicht. Ein Motor kann magnetisch optimal ausgelegt sein und dennoch an thermischen Grenzen scheitern, wenn die Ansteuerung ungünstig gewählt ist.

Intelligente Ansteuerung als thermischer Hebel: SmartStep

Ein großer Teil der thermischen Belastung entsteht nicht im Magneten selbst, sondern durch Verluste in der Wicklung. Genau hier setzt eine intelligente Ansteuerung an. Mit einer optimierten Stromregelung lassen sich Wicklungstemperaturen deutlich reduzieren – und damit auch die Belastung der Magnetwerkstoffe.

Die SmartStep-Ansteuerungen der MICROSTEP GmbH sind gezielt darauf ausgelegt, Motoren strom- und temperaturgeführt zu betreiben. Durch saubere Mikrostepping-Profile, adaptive Strombegrenzung und thermisch stabile Regelstrategien lassen sich:

  • Wicklungstemperaturen senken

  • Entmagnetisierungsrisiken reduzieren

  • Leistungsreserven besser nutzen

  • die Lebensdauer von Magneten und Isolierstoffen verlängern

Damit wird klar: Magnetwerkstoff und Ansteuerung sind untrennbar miteinander verbunden.

Versorgungssicherheit bei Magnetwerkstoffen – ein unterschätzter Faktor

Permanentmagnete, insbesondere NdFeB, sind stark von globalen Lieferketten abhängig. Politische Spannungen, Exportbeschränkungen oder Sanktionen können hier schnell zu Engpässen führen. Für OEMs mit Serienprodukten ist das ein erhebliches Risiko.

MICROSTEP begegnet diesem Thema bewusst mit stabilen, langjährigen Kontakten nach China, kombiniert mit einem strategisch aufgebauten Lagerbestand an Magnetmaterialien. Dadurch lassen sich kurzfristige Marktschwankungen abfedern und Reaktionszeiträume bei politischen oder wirtschaftlichen Verwerfungen deutlich strecken.

Für OEM-Kunden bedeutet das:

  • höhere Planungssicherheit

  • geringeres Risiko bei Serienlaufzeiten

  • stabile Lieferfähigkeit auch in volatilen Märkten

Fazit: Leistung entsteht aus Werkstoff + Auslegung + Ansteuerung

Mehr Kraft im Magnetfeld ist kein Zufall. Sie entsteht durch das Zusammenspiel aus hochwertigen Werkstoffen, sauberer magnetischer Auslegung und intelligenter Ansteuerung. Elektrobleche mit geeigneter Dicke, leistungsfähige Permanentmagnete und ein kontrolliertes Temperaturmanagement sind dabei gleichwertige Stellhebel.

Unternehmen wie MICROSTEP betrachten Magnetwerkstoffe deshalb nicht isoliert, sondern als Teil eines ganzheitlichen Antriebssystems – von der Materialauswahl über die Fertigung bis zur SmartStep-Ansteuerung.

Ergebnis: kompakte Motoren mit hoher Leistungsdichte, stabiler Serienperformance und langfristiger Verfügbarkeit.