Formspulen
Formspulen sind vorgefertigte Wicklungen, die in einem definierten Werkzeug oder einer Wickelvorrichtung in ihre Endgeometrie gebracht werden, bevor sie in den Anker, Stator oder Transformator eingesetzt werden. Im Gegensatz zu Rund- oder Schichtwicklungen entstehen bei Formspulen hochpräzise, reproduzierbare Wicklungen mit definierten Maßen.
Einfach gesagt: Formspulen sind „maßgeschneiderte Wicklungen“, die vor der Montage fertig geformt werden. Das spart Zeit, erhöht die Qualität und ermöglicht dichte Wickelpakete mit hoher elektrischer und thermischer Belastbarkeit.
Aufbau und Charakteristik von Formspulen
Eine Formspule besteht typischerweise aus:
Leiterdraht: meist Kupfer (lackisoliert, Flach- oder Runddraht), seltener Aluminium.
Windungsisolation: durch Lackschicht oder zusätzliche Zwischenlagen.
Spulenkörper: bei kleineren Spulen Kunststoff- oder Pressspanträger.
Lagen- und Schichtisolation: Nomex®, Polyesterfolien (HOSTAPHAN®, Mylar®) oder Laminatverbunde wie NMN oder DMD.
Enden- und Anschlussausführung: Lötfahnen, Litzen oder Kabelanschlüsse.
Imprägnierung: Lacke oder Harze zur mechanischen Stabilisierung und elektrischen Verdichtung.
Formspulen unterscheiden sich nach Bauart: Einfachspulen, Doppelformspulen, Hairpin-Spulen (E-Mobility), sowie bandagierte Hochspannungsspulen mit Mica-Isolation.
Materialien und Isolationssysteme
Die Auswahl richtet sich nach Spannungsniveau, Temperaturklasse und Einsatzgebiet:
Aramidpapier (Nomex®): hohe Spannungs- und Temperaturbeständigkeit, Standard in Motoren und Generatoren.
Polyesterfolien (HOSTAPHAN®, Mylar®): wirtschaftlich, gute elektrische Festigkeit.
Polyimidfolien (Kapton®): für Hochtemperaturanwendungen (bis Klasse H und darüber).
Mica-Bänder (Glimmerband, Mikanit): für Hochspannungsspulen mit Teilentladungsfestigkeit.
DMD/NMN-Laminate: Kombinationen für mittlere bis hohe Spannungen.
Glasgewebe: als Verstärkung und zur Bandagierung.
Harze und Lacke: zur Imprägnierung (Trickle, VPI oder Resin-Rich).
Fertigungsverfahren
Drahtvorbereitung: Lackieren oder Beschichten, Zuschneiden auf Länge.
Wickeln in Formen: definierte Wickelmaschinen und Spulenformen erzeugen die Endgeometrie.
Isolation einlegen: Zwischenlagen, Kantenverstärkungen, Lagenisolation.
Bandagieren: mit Glimmer- oder Glasgewebebändern.
Imprägnieren: je nach Prozess Tränken, VPI (Vacuum Pressure Impregnation) oder Resin-Rich.
Aushärten: thermisch oder chemisch.
Endbearbeitung: Anschlüsse formen, isolieren und kennzeichnen.
Prüfung: Spannungsfestigkeit, Maßhaltigkeit, Widerstand und Teilentladung.
Formspulenfertigung erfordert hohe Präzision, da bereits kleine Maßabweichungen Passungen im Stator- oder Ankernut negativ beeinflussen können.
Anforderungen an Formspulen
Elektrisch: Hohe Durchschlagsfestigkeit, Teilentladungsfestigkeit, Kriechstrecken.
Thermisch: Temperaturfestigkeit je nach Isolierstoffklasse (B 130 °C, F 155 °C, H 180 °C oder höher).
Mechanisch: Scheuerfestigkeit beim Einbau, Stabilität gegen Schwingungen, Haltbarkeit im Dauerbetrieb.
Prozesssicherheit: Sauberes Einpassen in Nuten, reproduzierbare Geometrie.
Umweltfestigkeit: Feuchte-, Öl- und Chemikalienbeständigkeit.
Einsatzgebiete
Elektromotoren: Synchron- und Asynchronmotoren, Hairpin-Technologie in E-Mobility.
Generatoren: Großmaschinen mit hohen Spannungen und thermischer Belastung.
Transformatoren: Mittel- und Hochspannungswicklungen mit hohen Isolationsanforderungen.
Bahnantriebe: Spulen in Traktionsmotoren mit starken Schwingungen und Dauerlast.
Sondermaschinenbau: Induktionsanlagen, Hochfrequenztechnik.
Vorteile und Herausforderungen
Vorteile
Präzise Geometrie, einfache Montage.
Hohe Packungsdichte und Wirkungsgrad.
Lange Lebensdauer durch abgestimmte Isolation.
Gute Automatisierbarkeit in Serienfertigung.
Herausforderungen
Enge Toleranzen bei Fertigung und Montage.
Sicherstellung von Mindestbiegeradien bei Wicklung.
Vermeidung von Teilentladungen bei Hochspannung.
Aufwändige Prüfungen (PD, Hochspannungsprüfungen, Alterungstests).
GOBA Fazit
Formspulen sind zentrale Bauteile im modernen Elektromaschinenbau. Ihre Vorteile liegen in der präzisen Vorfertigung, reproduzierbaren Qualität und hohen Betriebssicherheit. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit sind Materialauswahl, Isolationssystem und Fertigungspräzision. Ob in Motoren, Generatoren oder Transformatoren – Formspulen tragen maßgeblich dazu bei, dass Maschinen effizient, zuverlässig und langlebig arbeiten.
Kontaktieren Sie uns gerne, um die optimale Lösung für Ihre Anforderungen zu finden.
*Link zum Datenschutzhinweis
FAQ zu Formspulen
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Eine Formspule ist eine vorgefertigte Wicklung, die in einer definierten Form gewickelt und anschließend in Motor oder Generator eingebaut wird.
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Typisch sind Kupferlackdraht, Nomex®, PET-Folien, Kapton®, Mica-Bänder und Glasgewebe.
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Sie bieten präzise Geometrie, hohe Wiederholgenauigkeit und einfache Montage in den Nutraum.