28. Juli 2025

Da die Nachfrage nach kompakten, hocheffizienten Elektroantrieben – insbesondere in Elektrofahrzeugen, der Luft- und Raumfahrt, der Robotik und der Elektromobilität – weiter steigt, gewinnen Axialflussmotoren (AFM) aufgrund ihrer überlegenen Leistungs- und Drehmomentdichte zunehmend an Bedeutung. Mit der hohen Leistung geht jedoch auch die Herausforderung der Wärmeableitung einher. Die Kühlung wird zu einem entscheidenden Faktor für die Aufrechterhaltung von Leistung, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Warum die Kühlung bei Axialflussmotoren so wichtig ist Im Gegensatz zu Radialflussmotoren haben AFMs eine flache, scheibenartige Struktur mit einem kürzeren Weg für den magnetischen Fluss und einem höheren Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Dies macht sie thermisch vorteilhaft, aber auch anfällig für lokale Erwärmung – insbesondere bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen oder hohem Drehmoment. Wichtige thermische Aspekte sind: Überhitzung von Wicklungen und Permanentmagneten Wirkungsgrad sinkt durch Widerstandsanstieg Verschlechterung der Isolierung oder der Materialien Verkürzung der Lebensdauer oder thermisches Durchgehen Wärmequellen in Axialflussmotoren Quelle Beschreibung Kupferverluste (I²R) Widerstandserwärmung in den Statorwicklungen Eisenverluste (Kernverluste) Hysterese- und Wirbelströme in magnetischen Kernen Wirbelströme in Magneten Besonders bei hohen Schaltfrequenzen Reibungs- und mechanische Verluste Lagerverluste und Luftwiderstand, jedoch im Design minimal     Daher ist das richtige Kühlsystem nicht nur eine unterstützende Funktion – es ist entscheidend für die volle Leistung von Axialflussmotoren. Luftkühlung: Einfachheit und Kosteneffizienz Funktionsweise Die Luftkühlung nutzt natürliche oder erzwungene Konvektion (Lüfter oder Luftkanäle), um die Wärme von den Stator- und Rotoroberflächen abzuleiten. Natürliche Luftkühlung: Passive Ableitung durch Umgebungsluftstrom. Forcierte Luftkühlung: Gebläse oder Axiallüfter pumpen Luft durch Motorkanäle oder über Lamellen. Vorteile Nachteile √ Einfaches Design × Begrenzte Wärmekapazität (~1–3 W/cm²) √ Geringere Kosten × Weniger effektiv in kompakten, geschlossenen Räumen √ Kein Kühlmittelwartungsaufwand × Empfindlich gegenüber Umgebungstemperatur √ Leichtgewicht Beste Anwendungsfälle Anwendungen mit geringer bis mittlerer Leistungsdichte E-Bikes, Roller, kleine Drohnen Umgebungen mit guter Luftzirkulation Luftkühlungsleistungstabelle Parameter Typischer Wert Maximale Dauerleistung < 10–15 kW Wärmeflusskapazität 1–3 W/cm² Temperaturbereich 30–90 °C Gewichtsnachteil Minimal Wartungsaufwand Gering   Flüssigkeitskühlung: Leistungsstarkes Wärmemanagement Funktionsweise Bei der Flüssigkeitskühlung zirkuliert eine Flüssigkeit – typischerweise Wasser, Glykol oder ein Dielektrikum – durch Kanäle, die im Stator und manchmal auch im Rotor eingebettet sind. Die Flüssigkeit absorbiert Wärme und überträgt sie an einen Wärmetauscher oder Kühler. Es gibt verschiedene Konfigurationen: Statormantelkühlung: Flüssigkeitskanäle um den äußeren Stator Eingebettete Kanalkühlung: Direkter Flüssigkeitskontakt mit Kupferwicklungen oder -kern Immersionskühlung: Eintauchen des Motors in dielektrische Flüssigkeit Vorteile Nachteile √ Hohe Kühlleistung (10–100 W/cm²) × Erhöhte Systemkomplexität und Kosten √ Kompaktes und modulares Design × Leckagerisiko √ Stabiler Betrieb bei hoher Einschaltdauer × Erfordert Kühlmittelpumpen und Kühler   Beste Anwendungsfälle Hochleistungs-Elektrofahrzeuge Luft- und Raumfahrt Hochgeschwindigkeits-Industrierobotik Flüssigkeitskühlungsleistung Parameter Typischer Wert Maximale Dauerleistung Bis zu 300 kW Wärmeflusskapazität 10–100 W/cm² Temperaturbereich 30–130 °C Gewichtsnachteil Mittel Wartungsaufwand Mittel bis hoch   Fortschrittliche Kühltechnologien: Über herkömmliche Systeme hinaus Mit der Weiterentwicklung von Axialflussmotoren steigen auch ihre Kühlanforderungen. Nachfolgend finden Sie Kühltechniken der nächsten Generation, die in Prototypen und der modernen Fertigung erforscht oder eingesetzt werden: Heatpipes und Dampfkammern Diese nutzen Phasenwechselflüssigkeiten, um Wärme schnell vom Stator zu einem Kühlkörper zu transportieren. Passives System, keine Pumpe erforderlich Hervorragend geeignet für lokale Hotspots Einsatz in der Luft- und Raumfahrt und in Mikromotorsystemen Dielektrische Immersionskühlung Anstelle von zirkulierendem Wasser oder Glykol ist der Motor vollständig in eine nichtleitende dielektrische Flüssigkeit (wie 3M Novec oder Mineralöl) eingetaucht. Direktkontaktkühlung von Stator und Rotor Keine Kurzschlussgefahr Hohe thermische Leistung Phasenwechselmaterialien (PCM) PCM absorbieren während des Phasenübergangs (fest zu flüssig) große Wärmemengen und ermöglichen so eine thermische Pufferung bei kurzen, hochbelasteten Phasen. Ideal für intermittierende Arbeitszyklen Häufig in der Verteidigung und Luft- und Raumfahrt Integrierte Kühlstrukturen Additive Fertigung (3D-Druck) ermöglicht interne Kühlkanäle in Statorblechen oder Gehäusen und verbessert so die Wärmeübertragung ohne herkömmliche Rohrleitungen. Vergleichende Übersicht: Kühlmethoden für Axialflussmotoren Kühlart Wärmeabfuhrleistung Komplexität Kosten Zuverlässigkeit Am besten geeignet für Luft (natürlich) Niedrig (1–2 W/cm²) Sehr gering Gering Hoch Motoren mit niedriger Leistung, offene Systeme Luft (gezwungen) Mittel (2–5) Gering Gering Hoch Verbrauchere-Mobilität, langsamdrehende Ventilatoren Flüssigkeitsmantel Hoch (10–50) Mittel Mittel Hoch Elektrofahrzeuge, Robotik, kompakte Hochleistungsmotoren Direkte Flüssigkeitseinbettung Sehr hoch (bis zu 100) Hoch Hoch Mittel Luft- und Raumfahrt, Motorsport, Robotik Dielektrische Immersion Sehr hoch Hoch Hoch Mittel Abgedichtete Hochleistungsanwendungen Dampfkammersysteme/Wärmerohre Mittel-hoch Mittel Mittel Mittel Luft- und Raumfahrt, Drohnen, eingeschränkte Kühlung Phasenwechselmaterialien (PCM) Niedrig (gepuffert) Mittel Mittel Niedrig Systeme mit Kurzzeit- oder Stoßbetrieb   Designüberlegungen aus Herstellersicht Bei der Konstruktion und Fertigung von Axialflussmotoren muss die Wahl der Kühlmethode bereits in der Entwicklungsphase berücksichtigt werden. Wir konzentrieren uns auf folgende Faktoren: Kern- und Wicklungsdesign Kompakte Stator- und Rotorbaugruppen erfordern optimierte Kupferfüllfaktoren und Blechpakete, die den Luftstrom oder den Kühlmittelkontakt erleichtern. Für die Flüssigkeitskühlung müssen Nuten oder eingebettete Kanäle präzise bearbeitet oder gegossen werden. Gehäuse und Ummantelung Je nach Kühlsystem müssen Pumpen, Anschlüsse oder Lamellen untergebracht werden. Druckguss oder CNC-Bearbeitung ermöglichen die Gestaltung optimierter externer Kühlkörper. Materialauswahl Wärmeleitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und dielektrische Eigenschaften sind entscheidend. Verwendung von Aluminiumlegierungen, Hochleistungspolymeren und Beschichtungen. Sicherheit und Prüfung Dichtheitsprüfungen, Temperaturwechselprüfungen und redundante Dichtungen sind für die Flüssigkeitskühlung obligatorisch. Dielektrische Immersionssysteme erfordern eine vollständige Prüfung der elektrischen Isolierung. Als kundenspezifischer Hersteller bieten wir: Kundenspezifische Stator- und Rotorblechpakete, optimiert für die Kühlung Geformte oder bearbeitete Gehäuse mit eingebetteten Kanälen Umfassende thermische Analyse und Kühlsimulationen während der Konstruktionsphase Anwendungen und Fallstudien aus der Praxis EV-Traktionsmotor mit Flüssigkeitskühlung Motorleistung: 150 kW Kühlung: Eingebetteter Flüssigkeitsmantel Ergebnis: Bei Dauerbelastung unter 85 °C gehalten, 30 % kleineres Volumen als vergleichbare Radialmotoren Drohnen-Antriebsmotor mit Druckluft Motorleistung: 5 kW Kühlung: In die Rotornabe integrierter Axiallüfter Ergebnis: Leichtes, vereinfachtes System unter 4 kg, konstante Leistung bei geringem Luftstrom Industrierobotergelenk mit Immersionskühlung Motorleistung: 20 kW Kühlung: Fluorinert-basierte dielektrische Immersion Ergebnis: 40 % höhere Einschaltdauer; lokale Spitzentemperatur um 18 °C reduziert Die Zukunft der Axialflussmotorkühlung Mit der zunehmenden Elektrifizierung in allen Branchen wird der Bedarf an intelligenterer und besser integrierter Kühlung weiter steigen. Zu den Trends zählen: Digitale Zwillingssimulationen zur thermischen Optimierung Nanobeschichtungen zur Reduzierung des Oberflächenwiderstands gegen Wärmeübertragung KI-gesteuerte Flüssigkeitspumpen, die den Durchfluss lastabhängig modulieren Kompakte Mehrphasenpumpen und Mini-Wärmetauscher für eingebettete Systeme Die Branche entwickelt sich hin zu Kühlung als System, bei dem Motorsteuerung, Sensorrückmeldung und dynamische Lastüberwachung die Leistung in Echtzeit optimieren. Fazit Kühlung ist nicht nur ein Zubehör für Axialflussmotoren – sie ermöglicht Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Ob einfache Luftkonvektion

Bei Elektromotoren spielt die Konstruktionsarchitektur eine entscheidende Rolle für Leistung, Effizienz und Anwendungstauglichkeit. Zwei Hauptkategorien haben dabei besondere Aufmerksamkeit erlangt: Axialflussmotoren und Radialflussmotoren. Diese Motoren unterscheiden sich in der Art und Weise, wie der magnetische Fluss durch Stator und Rotor fließt. Dies führt zu einzigartigen Eigenschaften, die Ingenieure bei der Auswahl eines Motors für einen bestimmten Anwendungsfall berücksichtigen müssen. Was ist ein Radialflussmotor? Ein Radialflussmotor (RFM) ist die traditionelle und am weitesten verbreitete Elektromotorarchitektur. Bei dieser Bauweise fließt der magnetische Fluss radial – vom Zentrum nach außen (oder umgekehrt) – senkrecht zur Rotationsachse. Der Stator umgibt den Rotor, der sich auf einer zentralen Welle dreht. Schlüsselkomponenten Rotor: Zylindrisch und im Stator angeordnet Stator: Beherbergt die Wicklungen und umschließt den Rotor Flussrichtung: Radial (von der Mitte zum Rand oder umgekehrt) Typische Anwendungen   Elektrofahrzeuge (EVs) Haushaltsgeräte Pumpen und Kompressoren Industrielle Automatisierung Was ist ein Axialflussmotor? Ein Axialflussmotor (AFM), auch Scheibenläufermotor genannt, weist eine andere Geometrie auf. In dieser Konfiguration fließt der magnetische Fluss parallel zur Rotationsachse – von einer Seite des Motors zur anderen. Rotor und Stator sind gegenüberliegend und nicht konzentrisch angeordnet. Schlüsselkomponenten Rotor: Flache, scheibenförmige Form, zwischen oder neben den Statorscheiben angeordnet. Stator: Ebenfalls scheibenförmig, oft beidseitig des Rotors angeordnet. Flussrichtung: Axial (parallel zur Welle). Typische Anwendungen Antriebssysteme für die Luft- und Raumfahrt E-Mobilität (E-Bikes, Roller) Robotik und Drohnen Kompakte Industrieantriebe Designvergleich Merkmal Axialflussmotor Radialflussmotor Flussrichtung Axial (parallel zur Welle) Radial (senkrecht zur Welle) Form Scheiben- oder Pancake-Form Zylindrisch Leistungsdichte Höher (bis zu 30 % mehr) Mittel Drehmomentdichte Hoch durch großen Rotordurchmesser Geringer als beim AFM Kühlwirkungsgrad Besser (kürzerer thermischer Weg) Standard Größeneffizienz Kompakt und flach Längere axiale Bauform Fertigungskomplexität Höher (Präzisionsmontage erforderlich) Einfacher herzustellen Kosten Allgemein höher Allgemein niedriger Serienreife Neue Technologie Hoch entwickelt Am besten geeignet für Platzbeschränkte Systeme mit hohem Drehmoment Allzweck- und Industrieeinsatz   Leistungskennzahlen: Drehmoment, Leistung und Effizienz Drehmoment Axialflussmotoren liefern aufgrund ihres größeren effektiven Rotordurchmessers typischerweise ein höheres Drehmoment pro Volumeneinheit als Radialflussmotoren. Dies ist besonders bei Direktantrieben von Vorteil. Beispiele: Ein Hochleistungs-Axialflussmotor kann 15 Nm/kg liefern. Ein vergleichbarer Radialflussmotor liefert etwa 10–12 Nm/kg. Leistungsdichte Die flache Geometrie von Axialflussmotoren ermöglicht eine um bis zu 30–50 % höhere Leistungsdichte, was für Anwendungen wie Drohnen, E-Motorräder oder Flugzeugantriebe von entscheidender Bedeutung ist. Effizienz Axialflussmotoren können Wirkungsgrade von 96 % oder mehr erreichen, insbesondere in optimierten Ausführungen mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment. Radialflussmotoren erreichen typischerweise einen maximalen Wirkungsgrad von 92–94 %, wobei moderne Designs mit Permanentmagneten aufholen. Wärmemanagement und Kühlung Wärmemanagement ist ein wichtiger Aspekt bei der Motorkonstruktion. Axialflussmotoren haben einen von Natur aus kürzeren Wärmeweg, wodurch die in den Wicklungen erzeugte Wärme effektiver abgeleitet werden kann, insbesondere bei Verwendung von Doppelstatoren. Dies ermöglicht: Höhere Dauerleistung Bessere Integration mit Wasser- oder Ölkühlungssystemen Radialflussmotoren lassen sich aufgrund ihres zylindrischen Gehäuses jedoch leichter mit Luftstromkonstruktionen kühlen und eignen sich daher besser für die Lüfterkühlung im industriellen Umfeld. Auswahlkriterien für Ingenieure Berücksichtigen Sie bei der Wahl zwischen Axial- und Radialflussmotoren: Kriterium Empfohlene Wahl Hohes Drehmoment auf engem Raum Axialflussmotor (AFM) Kostenempfindliche Massenproduktion Radialflussmotor (RFM) Bewährte Technologie & Lieferkette RFM Innovatives Design oder gewichtsrelevant AFM Einfache Integration in Standardsysteme RFM   Ein leistungsstarkes Elektromotorrad benötigt einen Motor mit einem Gewicht von weniger als 10 kg und einem Drehmoment von über 200 Nm in kompakter Bauweise. Ein Axialflussmotor wäre aufgrund seines guten Drehmoment-Gewichts-Verhältnisses ideal. Im Gegensatz dazu könnte für ein industrielles Förderband, bei dem Kosten und Betriebszeit entscheidend sind, ein Radialfluss-Induktionsmotor die richtige Wahl sein. Herstellung und Skalierbarkeit Axialflussmotoren bieten zwar viele technische Vorteile, sind aber in der Herstellung komplexer: Die Ausrichtung der Rotor- und Statorflächen muss präzise erfolgen. Luftspalte müssen streng kontrolliert werden. Die Magnetpositionierung ist noch kritischer. Radialflussmotoren profitieren von jahrzehntelanger Fertigungserfahrung, was zu Folgendem führt: Niedrigere Produktionskosten Hohe Zuverlässigkeit Einfachere Lieferkettenintegration Hersteller, die schnell skalieren möchten, bevorzugen möglicherweise zunächst RFMs, während AFMs besser für Premium-, platzbeschränkte oder Hochleistungsanwendungen geeignet sind. Produktionsperspektive: Unser Angebot Als Hersteller sind wir auf Radial- und Axialflussmotorkerne spezialisiert. Unsere fortschrittlichen Stanz- und Laminiertechnologien ermöglichen präzise Kernbaugruppen für: Axialflussmotoren mit Doppelrotor- oder Doppelstator-Topologie gewährleisten eine hohe Drehmomentdichte. Radialflussmotoren für Elektrofahrzeug-Antriebs-, Industrie- und Servoanwendungen bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Kosten. Wir verwenden hochwertiges Elektroband (0,2–0,35 mm Blechdicke), automatisierte Statorwicklungen und kundenspezifische Magnetintegration für optimale Leistung. Konstruktive Vor- und Nachteile Vorteile von Axialflussmotoren Hohe Drehmomentdichte für kompakte Anwendungen Geringeres Gewicht und kürzere Länge Hervorragende Wärmeableitung Ideal für Radnaben- oder Radnabenanwendungen in Elektrofahrzeugen und Drohnen Einschränkungen Anspruchsvollere Herstellung Höhere Stückkosten bei kleinen Stückzahlen Weniger Lieferanten und Partner Vorteile von Radialflussmotoren Bewährte Technologie mit breiter Lieferantenbasis Kostengünstig und skalierbar Einfacher zu warten und auszutauschen Einschränkungen Geringere Drehmomentdichte pro Volumeneinheit Weniger kompakt in axialer Richtung Anwendungen nach Branchen Industrie Bevorzugter Motortyp Begründung Elektrofahrzeuge Radial (Mainstream) / Axial (Premium) Radial wegen Kosten; axial für Leistung, z. B. Radnabenmotoren Luft- und Raumfahrt Axial Leicht, kompakt, hohes Drehmoment Industrieautomation Radial Bewährte Zuverlässigkeit, leichtere Integration Robotik/Drohnen Axial Gewichtseinsparung und kompakte Bauweise E-Bikes/Tretroller Axial Kompakte Bauform, hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl Pumpen/Ventilatoren Radial Standard-Zylinderform ist gut geeignet   Anwendungsfälle aus der Praxis Beispiel Axialfluss: YASA Motors YASA, ein britisches Unternehmen, hat Axialflussmotoren entwickelt, die in Hochleistungssportwagen wie dem Koenigsegg Regera und dem Ferrari SF90 zum Einsatz kommen. Diese Motoren sind ultradünn, leicht und hocheffizient und bieten Drehmomentdichten von über 20 Nm/kg. Beispiel Radialfluss: Tesla Model 3 Das Tesla Model 3 verwendet Radialfluss-Permanentmagnetmotoren, die für die Massenproduktion optimiert sind und ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Effizienz und Kosten bieten. Die Architektur ist bewährt und lässt sich nahtlos in herkömmliche Kühl- und Steuerungssysteme integrieren. Mit der Weiterentwicklung der Elektromobilitätsbranche werden Axialflussmotoren voraussichtlich eine größere Rolle in Anwendungen spielen, bei denen Platz- und Gewichtsbeschränkungen dominieren, darunter: eVTOL-Flugzeuge Kompakte Elektrofahrzeuge Hochgeschwindigkeitsrobotik Radialflussmotoren werden aufgrund ihrer geringen Kosten, Einfachheit und Verfügbarkeit jedoch weiterhin der Standard in industriellen Anwendungen bleiben. Wichtige Akteure entwickeln zudem Hybridkonzepte, die die Vorteile beider Architekturen vereinen. Zu den Innovationen gehören: Festkörperstatoren 3D-gedruckte Motorteile Hochentwickelte Verbundwerkstoffe zur Gewichtsreduzierung Modulare Axialflussplattformen für einfache Integration Sowohl Axialfluss- als auch Radialflussmotoren haben ihren Platz im wachsenden Universum der Elektromotoranwendungen. Wählen Sie Axialfluss, wenn Platz, Gewicht und Drehmomentdichte entscheidend sind. Entscheiden Sie sich für Radialfluss, wenn Kosten,