Geschichte der Branche

Seit mehr als einem Jahrhundert bilden die Bereiche Spulenwicklung, Transformatoren, Motoren und E-Mobilität das Rückgrat der globalen Elektrifizierung – und heute beschleunigt sich ihre Entwicklung in einem noch nie dagewesenen Tempo. Auf dieser Seite werden die wichtigsten Meilensteine, Durchbrüche und technischen Errungenschaften vorgestellt, die unsere Branche dorthin gebracht haben, wo sie heute steht, sowie die Innovationen, die die Zukunft prägen werden.

Als weltweit größte Fachmesse für Spulenwicklungen und Elektrotechnik steht die CWIEME Berlin im Zentrum dieses Fortschritts, verbindet die gesamte Wertschöpfungskette und stärkt die Community, die die Zukunft der Energiesysteme vorantreibt.

1975–1989

Durchbrüche bei den Materialien und die Entstehung moderner Antriebe

Amorphe Metallkerne kommen auf den Markt (Metglas/Allied Signal), wodurch die Leerlaufverluste von Transformatoren reduziert werden und der lange Weg zu hocheffizienten Verteilungstransformatoren beginnt.
Seltenerdmagnete machen einen Sprung nach vorn: NdFeB (Neodym-Eisen-Bor) wird erfunden und kommerzialisiert (GM/Sumitomo), was kompakte, leistungsstarke Motoren und unzählige Aktuatoren ermöglicht.
IGBTs kommen in den 1980er Jahren auf den Markt und kombinieren die Einfachheit des MOSFET-Gates mit der Stromfähigkeit von Bipolar-Transistoren – und ebnen damit den Weg für zuverlässige Frequenzumrichter (VFDs).
Isolationssysteme: Aramidpapiere (z. B. Nomex) werden seit den 1980er Jahren in Trockentransformatoren und Motoren für höhere Wärmeklassen und mehr Sicherheit eingesetzt.

Frühe amorphe Kerne, Seltenerdmagnete und VFDs haben das Design von Transformatoren und Motoren neu geprägt.

Fabrikhalle mit frühen Frequenzumrichtern

Nanokristalline Kerne und frühzeitige Einführung von Frequenzumrichtern in Fabriken und Versorgungsunternehmen.

1990–1999

Nanokristalline Kerne und Einsatz von industriellen Frequenzumrichtern

Elektromotorenfertigung: 1992 wurden mit dem US Energy Policy Act (EPAct) erstmals nationale Mindestanforderungen an die Energieeffizienz neuer Industriemotoren eingeführt.
Nanokristalline Weichmagnetmaterialien (z. B. FINEMET®) halten Einzug aus dem Labor in die Industrie für Hochfrequenztransformatoren, Drosseln und EMI-Bauteile – und sorgen für geringe Verluste und Temperaturstabilität.
Der Einsatz von Frequenzumrichtern in Fabriken nimmt zu, wodurch die Prozesssteuerung und der Energieverbrauch verbessert werden. Die Konstruktion von Motoren für den Umrichterbetrieb beginnt sich von der von Motoren mit Standardwirkungsgrad zu unterscheiden.
E-Mobilität und Automobilantriebe: Toyota brachte mit dem Prius das erste serienmäßige Hybridauto auf den Markt, bewies damit die Machbarkeit von Hybridantrieben und löste weltweit Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten aus.

2000–2009

Effizienz wird zum Mainstream

Versorgungsunternehmen und OEMs standardisieren auf hocheffiziente Transformatoren; Verteilereinheiten mit amorphem Kern gewinnen aufgrund ihres verlustarmen 24/7-Betriebs an Bedeutung.
Meilenstein für Lithium-Ionen-Batterien: Der Roadster von Tesla (2008) und der Leaf von Nissan (2010) sind die ersten praktischen Elektrofahrzeuge bzw. Massenmarktfahrzeuge, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden.
Corona-beständiger Magnetdraht ist ausgereift, um den hohen dv/dt- und Teilentladungsbelastungen von PWM-Antrieben standzuhalten.
Regulatorische Rahmenbedingungen gewinnen an Fahrt (EU-Ökodesign-Grundlagen in 640/2009 von 2009; später ersetzt) und legen den Grundstein für die globale IE-Klasse für Motoren.

Frühe Lithium-Ionen-betriebene Fahrzeuge

Hocheffiziente Transformatoren und frühe Lithium-Ionen-Elektrofahrzeuge rücken die Effizienz in den Vordergrund.

Hocheffiziente Motoren in der Produktion

Standardisierte IE-Klassen und der Aufstieg von Elektrofahrzeugen verändern das Design von Motoren und Antrieben.

2010–2019

IE-Klassen, EVs und „Inverterisierung“

Globale Harmonisierung der Motoreffizienz: IEC 60034-30-1 (2014) formalisiert die Klassen IE1–IE4 und erweitert den Anwendungsbereich (z. B. 8-polig).
Einsatz von GaN (Galliumnitrid) mit großer Bandlücke: GaN-Leistungsbauelemente ermöglichen höhere Schaltfrequenzen und eine höhere Leistungsdichte, sodass Entwickler deutlich kleinere und leichtere On-Board-Ladegeräte (OBCs), DC/DC-Wandler und leistungsstarke Schnellladegeräte konstruieren können.
Die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen beschleunigt die Forschung und Entwicklung im Bereich kompakter, leistungsstarker Traktionsmotoren und Leistungselektronik. Mitte der 2010er Jahre verzeichnen die Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen ein nachhaltiges Wachstum.
Die EU-Verordnung 548/2014 führt verbindliche Mindestanforderungen an die Energieeffizienz von Leistungs- und Verteilungstransformatoren ein (Stufe 1 2015; Stufe 2 2021) und fördert damit den Einsatz von amorphen Kernen und besseren Isolierungs-/Wärmemanagementkonzepten.

2020–2025

Haarnadelstatoren, SiC-Wechselrichter und strengere Normen

Haarnadel-/Flachdrahtstatoren werden zur bevorzugten Wahl für viele E-Achsen (höhere Schlitzfüllung, bessere Wärmewege); durchgehende Haarnadelkonzepte und segmentierte Statoren verbreiten sich.
Automatisierung und Rückverfolgbarkeit: Komplette Hairpin-Linien (Laserstreifen/Schweißen, Endenumformung, 100 % Inline-Prüfung) und Industrie 4.0-Datenerfassung durchdringen die Motorenwerkstätten.
SiC-MOSFET-Traktionswechselrichter verdrängen zunehmend Si-IGBTs und ermöglichen höhere Batteriespannungen (z. B. 800 V) sowie messbare Effizienzsteigerungen im Antriebsstrang.
Das Wachstum im Bereich Elektrofahrzeuge ist derzeit der wichtigste Nachfragetreiber der Branche (Rekordumsatz weltweit und Marktanteil von über 20 % im Jahr 2024, mit weiteren Rekorden bis 2025 laut IEA).
Verschärfung der Vorschriften:
EU: Ökodesign-Verordnung 2019/1781 führt ab 2021/2023 schrittweise höhere Motor- und Antriebseffizienz ein.
USA: Die endgültige Regelung des DOE (2024) erhöht die Effizienz von Verteilungstransformatoren, lockert gleichzeitig einige Stahlanforderungen und verlängert die Fristen für die Einhaltung der Vorschriften.

Haarspangenstatoren, SiC-Wechselrichter und moderne Produktionslinien prägen die heutige Zeit.

Was hat sich in der Fabrik tatsächlich verändert?

Spulen und Wicklungen: von Zufalls-/Flyer- bis hin zu Nadel- und nun Haarnadel-/Flachdrahtwicklungen mit robotergestütztem Einlegen, Laser-Emailleentfernung, Verdrillen/Aufweiten und automatisiertem Löten/Schweißen – sowie durchgehende Haarnadelvarianten.
Magnetdraht: bessere Wärmeklassen, dünnere Folien mit gleicher Durchschlagfestigkeit und korona-resistente Konstruktionen für den Wechselrichterbetrieb.
Kerne und Stähle: GOES bleibt grundlegend; amorphe Materialien dominieren bei Verteilertransformatoren mit extrem geringen Verlusten; nanokristalline Materialien sind häufig in HF-Drosseln/Transformatoren und EMI zu finden.
Leistungselektronik: von analogen IGBT-Frequenzumrichtern bis hin zu SiC-basierten Hochgeschwindigkeitswechselrichtern, schrumpfenden Magnetkomponenten und sich verändernden Isolationsspannungsprofilen.
Digitalisierung: maschinell lernunterstützte Überwachung der Wicklungsqualität und vollständige Rückverfolgbarkeit über alle Linien hinweg.

Zoom-Ins auf einige wichtige Veränderungen

NdFeB-Magnete (1984) → kompakte Motoren mit hohem Drehmoment; weniger Kupfer/Eisen für eine bestimmte Leistung.
Amorphe Transformatorkerne (1970er Jahre→) → zweistellige prozentuale Reduzierung der Leerlaufverluste in großem Maßstab für Stromnetze.
IEC IE-Klassen (2014→) → eine gemeinsame globale Sprache (IE2/IE3/IE4, mit IE5 als angestrebtes Niveau), die die Beschaffung und die Roadmaps der OEMs neu gestaltet hat.
Haarnadelstatoren (seit den 2010er Jahren) → höhere Schlitzfüllfaktoren und thermische Leistung für die Traktion von Elektrofahrzeugen; mittlerweile Mainstream.
SiC-Traktionsumrichter (2020er Jahre) → 800-V-Architekturen und Effizienz- und Dichtegewinne auf Systemebene.

Aufkommend und zukünftig (2025–2030)

Kontinuierliche Haarnadel- und Aluminiumleiter zur Erforschung von Kosten-/Gewichtsvorteilen (aktive Forschung; frühe Prototypen/Leitungen in Europa).
Weitere nanokristalline Innovationen für kompakte, verlustarme Kerne in der Leistungselektronik; die Forschung und Entwicklung im Bereich der aktiven Materialien wird fortgesetzt.
Strengere Vorschriften für Ökodesign und Effizienz auf der Versorgungsseite werden Transformatoren und Motoren weiter auf der Effizienzkurve nach oben treiben.

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