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Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Schwingfestigkeit von laserstrahlgeschweißten Kupferflachleitern

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Produktdetails
Beschreibung

Bei der Herstellung von Elektromotoren bringt die Hairpin-Wickeltechnologie, im Vergleich zu konventioneller Wickeltechnik, entscheidende Vorteile mit sich und ist deshalb Stand der Technik in der Automobilindustrie. Die Steckspulenstruktur aus rechteckigen Kupferflachleitern realisiert einen hohen Füllfaktor im Stator, sodass dessen Energiedichte erhöht werden kann. Während der Herstellung müssen die freien Enden der Hairpins gefügt werden, wobei vorzugsweise auf das gut automatisierbare Laserstrahlschweißen zurückgegriffen wird. Durch Vibrationen werden diese Verbindungen allerdings zu Eigenschwingungen angeregt, was eine Schwingbelastung darstellen und ggf. zum Versagen führen kann. Eine wesentliche Herausforderung bei der Schwingfestigkeitsbewertung besteht darin, dass für geschweißte Kupferverbindungen aktuell weder vergleichende, qualitative Informationen über die Schwingfestigkeitseigenschaften, noch quantifizierte Auslegungskennwerte vorliegen.
Diese Studie beschäftigt sich mit der Schwingfestigkeit solcher Verbindungen in Abhängigkeit der Schweißnahtqualität. Dazu wurden Hairpins mit unterschiedlichen Anbindungsquerschnitten geschweißt und anschließend zyklisch beansprucht. Die Schwingfestigkeit der Verbindungen liegt hiernach in Form von geometrieabhängigen Bauteil-Wöhlerlinien vor. Hierauf aufbauend erfolgte eine Verallgemeinerung der Ergebnisse durch das Errechnen verschiedener Vergleichsspannungen. Als Hauptbestandteil wurde die Modellierungstechnik des Kerbspannungskonzepts mithilfe der FEM an individuell konfigurierten Einzelproben angewendet. Gemäß DVS-Merkblatt 0905 ist die Anwendung auf geschweißte Kupferbauteile noch nicht erprobt, dennoch führte die Modellierung mit dem Referenzradius zur Verringerung der Streuung der Versuchsergebnisse.

Artikelnummer: Cu-2025-583

Titel: Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Schwingfestigkeit von laserstrahlgeschweißten Kupferflachleitern
Autor(en): L. Uhlenberg, T. Tóth, M. Omlor, E. Reinheimer, K. Dilger
DOI: 10.48447/Cu-2025-583
Veranstaltung: Auslegung von Bauteilen aus Kupfer und Kupferlegierungen - Tagung 2025
Jahr der Veröffentlichung: 2025
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Kupfer,Laserstrahlschweißen,Schwingfestigkeit,Hairpin,Elektromobilität

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Autor(en): T. Schneider, F. Eckardt, M. Huter, J. Kalich, S. Schettler, P. Hantschke, M. Kästner

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Schwingfestigkeit von Clinchverbindungen aus Kupfer für elektrotechnische Anwendungen

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Bruchmechanisches Verhalten einer Kupferlegierung

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Autor(en): J. Dölling, A. Zilly, E. Beeh

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Legierungsentwicklung und technologische Prozessgestaltung am Beispiel einer Steckverbinderanwendung

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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25,00 €

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Autor(en): M. Weber, L. Morand, A. Butz, D. Helm, K. Pfeffer, F. Bauer, U. Klotz, M. Eisenbart

Effiziente Charakterisierung und Modellierung von Kupferwerkstoffen auf Basis von Maschinellem Lernen und Finite-Element-Simulationen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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25,00 €

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Herausgeber: A. Esderts, R. Rennert

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Auslegung von Bauteilen aus Kupfer und Kupferlegierungen

Publikationsart: Berichtsband (PDF)

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90,00 €

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Simulationsbasierte Lebensdauervorhersage für flexible Kupferleitungen

Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)

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25,00 €

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