Wassergekühlte Elektromotoren – In diesen Fällen machen sie Sinn, das müssen Sie beachten
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Elektromotoren haben einen hohen Wirkungsgrad von über 90 Prozent. Ein hoher Teil der zugeführten elektrischen Energie wird also in mechanische Leistung umgesetzt. Die übrigen etwa 10 Prozent der elektrischen Leistung fallen als Verlust in Form von Wärme an.
Funktion und Vorteile der Wasserkühlung
Inhaltsverzeichnis
- Funktionsweise Wasserkühlung
- Dynamik
- Hohes Moment
- Hohes Moment PLUS hohe Dynamik
- Verunreinigungen in der Luft
- Hohe Umgebungstemperatur
- Begrenzter Bauraum
- Temperaturempfindliches Produkt
- Es ist schon Wasser oder Öl im System vorhanden
- Hohe Anforderungen an Hygiene
- Geräuschemissionen müssen gesenkt werden
- FAQs zur Wasserkühlung
- Diese Motorbaureihen von Baumüller sind mit Wasserkühlung lieferbar:
- Haben Sie noch Fragen?
Um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden muss Wärme abgeführt werden
Um eine Überhitzung des Motors zu vermeiden muss diese Wärme abgeführt werden. Dazu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl. Ungekühlte Motoren geben die Wärme an das Maschinengehäuse, an dem sie befestigt sind, und durch Konvektion an die Umgebung ab. Luftgekühlte Motoren werden mit einem Lüfter ausgestattet, der Luft über das Motorgehäuse bläst und diesen so kühlt. Motoren mit Flüssigkeitskühlung werden durch Wasser oder Öl gekühlt, das durch Kühlkanäle im Motor fließt.
Funktionsweise Wasserkühlung
Die Flüssigkeitskühlung von Elektromotoren kann auf verschiedene Arten umgesetzt werden. Grundlegend sind immer im Stator des Motors Kanäle durch die meist Wasser geleitet wird, weil Wasser den besten Wärmeleitkoeffizient hat. Daher wird in der Regel und auch in diesem Text von wassergekühlten Elektromotoren gesprochen. Die Kühlleitungen können entweder in einem speziellen Mantel untergebracht sein oder, wie bei den neusten wassergekühlten Servomotoren von Baumüller, direkt im Motorgehäuse. Die Variante mit der Mantelkühlung führt dazu, dass der Motor mehr Bauraum benötigt, bei der Realisierung direkt im Gehäuse sind die Abmessungen der wassergekühlten Motoren identisch zu denen der ungekühlten Motoren. Im Prinzip wird dann einfach das Wasser durch den Motor gepumpt und von einem Kühlaggregat immer wieder heruntergekühlt. So wird der Motor nicht zu heiß und kann optimale Leistung liefern. Grundsätzlich gilt, je mehr Strom dem Motor zugeführt wird umso mehr heizt er sich auf und umso mehr muss die Kühlung leisten.
Die Wahl der richtigen Kühlart ist nicht einfach. Viele Faktoren beeinflussen die Entscheidung und der Grund für die Wahl wassergekühlter Elektromotoren kann vielfältig sein.

Die Wahl der richtigen Kühlart ist nicht einfach. Viele Faktoren beeinflussen die Entscheidung und der Grund für die Wahl wassergekühlter Elektromotoren kann vielfältig sein.
Erklärvideo
Im Video erfahren Sie was wassergekühlte Servomotoren besonders macht und wie Sie diese erfolgreich einsetzen.
10 Herausforderungen, bei denen der Einsatz von wassergekühlten Elektromotoren Sinn macht.

Dynamik
Dynamik bedeutet, dass der Prozess einen schnellen Start-Stopp-Betrieb bei wenig Pausen erfordert. Je höher die Dynamik, umso mehr Strom muss zugeführt werden, und der Antrieb erhitzt schneller. Wassergekühlte Elektromotoren führen diese Wärme besser ab, als luftgekühlte Motoren, es sind also dynamischere Prozesse möglich. Durch die bessere Kühlleistung ist außerdem die Motorleistung um bis zu 50% höher als bei ungekühlten Motoren. So können die Motoren in vielen Fällen kleiner dimensioniert werden. Kleinere Motoren weisen eine geringere Massenträgheit auf und ermöglichen damit zusätzlich eine hohe Dynamik. Diese guten Eigenschaften der wassergekühlten Motoren in Sachen Dynamik machen es möglich, dass Zykluszeiten reduziert und die Produktivität von Maschinen gesteigert werden können.
Hohes Moment
Die Höhe der Nenn- oder Stillstandsmomente eines Motors ist abhängig von der Energie, die zugeführt werden kann. Die Wasserkühlung führt die Wärme im System besonders effektiv ab, so dass viel Energie zugeführt und damit hohe Momente erreicht werden können, ohne dass der Motor überhitzt.
Ist Wasserkühlung teurer als Luftkühlung? Kann Hydrauliköl als Kühlmedium anstatt Wasser verwendet werden? In unseren FAQ finden Sie Antworten auf diese und weitere Fragen.
Hohes Moment PLUS hohe Dynamik
In der Regel muss ein Kompromiss gefunden werden zwischen den Anforderungen an die Dynamik und denen an das Moment. Kleinere Motoren bedeuten bessere Dynamik aber geringeres Moment. Größere Motoren liefern ein hohes Moment, erlauben aber geringere Dynamik. Beim Einsatz der Wasserkühlung können beide Anforderungen erfüllt werden: kleine Baugröße für hohe Dynamik plus hohes Moment dank optimaler Kühlung.

Verunreinigungen in der Luft
Bestehen am Maschinenstandort Verunreinigungen der Luft, z.B. durch Baumwollfasern in der Textilindustrie, dann führen diese bei luftgekühlten Motoren zur Verschmutzung der Lüfter. Verschmutzte Lüfter verhindern eine erfolgreiche Motorkühlung. Eine regelmäßige Reinigung wird nötig und führt zu hohen Servicekosten und Stillstandzeiten. Eine Wasserkühlung erfordert keine Reinigung und erzeugt damit geringe Servicekosten. Ein weiteres Problem bei Textilfasern in der Umgebung ist deren Entzündlichkeit. Bereits bei 80 °C können sich Baumwollfasern entzünden. Da durch die Wasserkühlung die Wärme direkt am Motor abgeführt wird, kommt es im System gar nicht erst zu so hohen Temperaturen und die Motoroberfläche bleibt im Vergleich kühler. Der Einsatz von wassergekühlten Motoren in der Textilindustrie bringt also mehrere Vorteile mit sich.
Hohe Umgebungstemperatur
Ist die Umgebungstemperatur am Produktionsstandort besonders hoch, dann können luftgekühlte und ungekühlte Elektromotoren nicht mehr die optimale Leistung bringen, weil die Luft die Hitze nicht mehr ausreichend aufnehmen kann. Es kommt zum Derating. Die Wirksamkeit der Wasserkühlung ist unabhängig von der Umgebungstemperatur, es muss kein Leistungsverlust in Kauf genommen werden.

Bei den Baumüller Servomotoren DSD2 entspricht die Leistung eines wassergekühlten Servomotors der Baugröße 45 der eines ungekühlten Motors in den Baugröße 71. Es kann also um zwei Baugrößen kleiner dimensioniert werden
Begrenzter Bauraum

Platzsparender Einbau
Im Vergleich zu anderen Kühlarten ist die Leistung der Elektromotoren bei wassergekühlten Varianten um bis zu 50% höher. Damit können die Motoren in vielen Fällen kleiner dimensioniert werden, so wird Bauraum gespart. Wassergekühlte Elektromotoren können außerdem dicht nebeneinander verbaut werden, da keine Gefahr besteht, dass sie sich gegenseitig aufheizen. Zusätzlich kann der Bauraum für die Lüfter gespart werden.
Temperaturempfindliches Produkt
Durch die direkte Kühlung am Motor entsteht eine verringerte Wärmeeinfuhr in der Maschine und dadurch können auch temperaturempfindliche Produkte bearbeitet werden.
Es ist schon Wasser oder Öl im System vorhanden
Ist bereits Wasser oder Öl an der Maschine im Einsatz, zum Beispiel bei hybriden servohydraulischen Anwendungen oder etwa in der Metallbearbeitung, dann fallen die hohen Initialkosten für das Kühlaggregat aus. Das System wird damit deutlich wirtschaftlicher und Vorteile wie hohe Leistung und Kompaktheit bekommen mehr Gewichtung.
Hohe Anforderungen an Hygiene
Hygienic Design Motoren
Geräuschemissionen müssen gesenkt werden
FAQs zur Wasserkühlung
Diese Motorbaureihen von Baumüller sind mit Wasserkühlung lieferbar:
Motor |
Eigenschaften | Baugrößen mit Wasserkühlung |
---|---|---|
DS2 | Drehstrom-Synchronmotor | 100-200 |
DA1 | Drehstrom-Asynchronmotor | 100-280 |
DSD2 | Dynamischer Servomotor für höchste Anforderungen an Beschleunigungsvermögen und Start-Stopp-Qualitäten | 45-132 |
DSC1 | Kompakter Servomotor mit hoher Drehmomentdichte | 45-100 |
DSP1 | Drehzahlstarker Servomotor mit guten Beschleunigungs- und Überlastfähigkeiten sowie gesteigertem Drehzahl- und Leistungsbereich | 45-100 |
DST2 | Hochpoliger Torquemotor als Direktantrieb mit sehr hohem Moment | 135-560 |
Haben Sie noch Fragen?

Markus Keila
Produktmanager Motoren