Auswuchten von Elektromotor-Ankern: Warum es nach Umwicklung und Reparatur unerlässlich ist

Warum der Auswuchtzustand bei der Motorreparatur verloren geht

Foto. Ein Elektromotor-Rotor auf einer Auswuchtmaschine: Stützlager, Schwingungsmesssensoren und das Unwucht-Analysesystem

Bei der Umwicklung:

Die Umwicklung ist die häufigste Ursache für den Verlust des Auswuchtzustands:

• Ungleichmäßige Leiterplatzierung: Die Wicklung wird mit leichter Asymmetrie gewickelt
• Unterschiedliche Wicklungsdichte: In manchen Nuten ist der Leiter dichter, in anderen lockerer gepackt
• Abweichende Windungsanzahl: Ein Fehler beim Wickeln
• Keile und Isolation: Ungleichmäßige Verteilung von Isoliermaterial und Keilen in den Nuten

Selbst ein kleiner Massenunterschied in der Wicklung auf gegenüberliegenden Rotorseiten (5–10 Gramm) bei einem Radius von 100–150 mm erzeugt eine spürbare Unwucht.

Bei Demontage und Neuzusammensetzung:

• Toleranzen beim Aufsetzen des Rotors auf die Welle
• Leichter Versatz bei der Montage
• Änderungen an Auswuchtgewichten (falls werksseitig angebracht)

Bei der Reparatur des Kühlgebläses:

Viele Elektromotoren haben ein Kühlgebläse auf der Welle. Das Ersetzen oder Reparieren von Gebläseschaufeln stört das Gesamtgleichgewicht des Systems.

Folgen der Unwucht bei Elektromotoren

• Beschleunigter Lagerverschleiß: Dies ist die erste und häufigste Folge. Motorlager sind ein teures Bauteil, und ein häufiger Wechsel ist unwirtschaftlich
• Schwingungsübertragung auf die angetriebene Maschine: Wenn der Motor an eine Pumpe oder einen Ventilator gekuppelt ist, breitet sich die Schwingung auf die gesamte Anlage aus
• Wicklungsüberhitzung: Schwingungen können Mikrobewegungen der Wicklung in den Nuten verursachen und zu Scheuern der Isolation führen
• Lärm: Ein ausgewuchteter Motor läuft lauter
• Verminderte Effizienz: Ein Teil der Energie fließt in Schwingungen statt in Nutzarbeit

Besonderheiten des Auswuchtens von Elektromotor-Ankern

Mechanische und magnetische Unwucht

Bei Elektromotoren können zwei Arten von Unwucht auftreten:

Mechanische Unwucht:

• Ungleichmäßige Masseverteilung des Rotors
• Wird durch normales Auswuchten beseitigt (Gewichte hinzufügen/entfernen)

Magnetische Unwucht:

• Asymmetrie des Magnetfeldes durch ungleichmäßige Wicklungen
• Erzeugt Schwingungen, die durch mechanisches Auswuchten nicht beseitigt werden können
• Erfordert eine Neuwicklung

Auswuchten als Baugruppe

Der Anker wird häufig als Baugruppe ausgewuchtet:

• Anker + Kommutator (bei Gleichstrommotoren)
• Rotor + Kühlgebläse + Riemenscheibe
• Das gesamte rotierende System

Erforderliche Wuchtgüteklasse

Je nach Anwendung:

• G6,3 – Allzweck-Elektromotoren (Standard)
• G2,5 – Sonderzweck-Elektromotoren, Werkzeugmaschinenantriebe
• G1,0 – Hochdrehzahlmotoren, Präzisionsantriebe

Methoden zum Auswuchten von Elektromotoren

Foto 2. Auswuchten des Rotors eines großen Elektromotors auf einer spezialisierten Auswuchtmaschine in der Werkstatt

Auswuchten des Ankers auf einer Maschine

Die gebräuchlichste Methode für Reparaturbetriebe:

1. Der Anker wird aus dem Motor ausgebaut
2. Er wird auf eine Auswuchtmaschine gespannt
3. Auswuchten in 2 Ebenen (dynamisch)
4. Ausgleichsgewichte werden in der Regel auf den Stirnflächen oder in speziellen Nuten angebracht

Vorteile:

• Hohe Genauigkeit
• Bequemlichkeit (der Anker ist bereits für die Reparatur ausgebaut)
• Möglichkeit, Wuchtgüte G2,5 und besser zu erreichen

Auswuchten des Motors im montierten Zustand

Für große, vor Ort eingebaute Motoren:

• Auswuchten ohne Demontage
• Einsatz tragbarer Geräte
• Berücksichtigung des Einflusses der Kupplung und der Ausrichtung mit der angetriebenen Maschine

Zu beachten: Beim Auswuchten eines Motors im eingebauten Zustand muss er von der angetriebenen Maschine (Pumpe, Ventilator) entkuppelt werden, um deren Einfluss auszuschließen.

Praktische Empfehlungen

Wann Auswuchten obligatorisch ist:

• Nach der Umwicklung: Immer, ausnahmslos
• Nach dem Lagerwechsel: Empfohlen (Toleranzen können sich bei der Montage aufaddieren)
• Nach der Kühlgebläsereparatur: Wenn Schaufeln getauscht wurden
• Bei Auftreten von Schwingungen: Wenn der Motor zu vibrieren begonnen hat

Unterscheidung von mechanischer und magnetischer Unwucht:

Mechanische Unwucht:

• Schwingung bei der Drehfrequenz (1× = 50 Hz bei 3000 U/min an einem 50-Hz-Netz)
• Wird durch Auswuchten beseitigt

Magnetische Unwucht:

• Schwingung bei der doppelten Netzfrequenz (2× = 100 Hz bei 50-Hz-Netz)
• Wird durch mechanisches Auswuchten nicht beseitigt
• Erfordert eine Wicklungsprüfung (gebrochener Rotorkäfigstab, Wicklungsasymmetrie)

Anbringen von Auswuchtgewichten:

Typische Anbringungsorte:

• Rotor-Stirnflächen (Platten werden aufgeschweißt oder aufgeschraubt)
• Auswuchtnuten auf den Stirnflächen (falls vorhanden)
• Kühlgebläseschaufeln (falls auf der Welle montiert)

Qualitätsprüfung:

Nach dem Auswuchten prüfen, ob:

• Die Schwingung in Zone A oder B gesunken ist (in der Regel unter 2,8 mm/s bei Motoren mittlerer Leistung)
• Die Restunwucht innerhalb der Wuchtgüte G6,3 oder G2,5 liegt
• Die Lager im Betrieb nicht überhitzen
• Keine ungewöhnlichen Geräusche auftreten