Das Projekt NeWwire liefert ein neues serienflexibles Wickelverfahren, das die wirtschaftliche, automatisierte Produktion von elektrischen Hochleistungsmaschinen ermöglicht. Das technische Herzstück der Arbeit ist ein neu konzipiertes Isolationssystem, das den herkömmlichen Phasentrenner durch zwei separate Rotorstab-Isolationsschichten ersetzt und damit einen Fertigungsschritt überflüssig macht. Für die Wicklung wird Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,789 mm verwendet, der in 126 Leitern pro Nut angeordnet ist. Jeder Leiter ist mit einer einzigen Lackschicht beschichtet (MagneTemp CA-200, 0,0395 mm). Der Isolationsstapel besteht aus einer 0,22 mm dicken Deckschicht, einer 0,13 mm dicken Nutisolationsschicht aus Nomex410, einer 0,11 mm dicken Rotorstabisolation aus einem dreilagigen NKN-Laminat (Kapton-Polyimid plus Nomex-Papier) und einer 0,18 mm dicken Wickelkopfisolation aus Nomex410. Der elektrische Füllfaktor des Schlitzes beträgt 48,4 %, während der mechanische Füllfaktor, der alle Schichten umfasst, 73,6 % beträgt. Mit diesen Werten können die Statorwicklungen Stromdichten von J₁<18 A mm-² und der Kurzschlussläufer J₂<12 A mm-² im Überlastbetrieb verkraften. Das Design umfasst auch einen flüssigkeitsgekühlten Primärkreislauf mit einem Gemisch auf Wasserbasis und einem Wärmetauscher, wie von der IEC 60034-6 für Traktionsantriebe gefordert. Da der Rotor eine große thermische Masse hat, wird auf eine aktive Rotorkühlung verzichtet, wodurch der Kühlmantel, der den Stator-Kern und die Rotor-Bar-Baugruppe umgibt, vereinfacht wird. Thermische Simulationen und Messungen an einer Referenzmaschine bestätigen, dass der Temperaturanstieg für den vorgesehenen Kurzzeitbetrieb innerhalb der Grenzen bleibt, wobei die Temperatur-Zeit-Kurven für zwei Betriebspunkte akzeptable Gradienten zeigen.
Der wissenschaftliche Beitrag des Projekts geht über die Auslegung der Isolierung hinaus. Es wurde ein umfassendes thermisches Modell entwickelt und anhand experimenteller Daten validiert, was eine iterative Überarbeitung der Geometrie und des Isolationsschemas ermöglichte. Die CAD/CAM-Schnittstelle für das Wickelwerkzeug wurde verifiziert, und die Werkzeuggeometrie wurde vom ProLemo-System an die NeWwire-Geometrie angepasst, wodurch die Anzahl der Wickellagen von sechs auf drei reduziert und das Rollensystem vereinfacht wurde. Das neue Wickelwerkzeug und die Geometrie des Walzensystems wurden in die Maschine NWSS der Aumann GmbH integriert, und die modifizierte Maschine wurde getestet, um zu bestätigen, dass der neue Wickelprozess die Leistungsspezifikationen erfüllt. Das Design umfasst auch ein neuartiges Wickelschema, das die Wicklungen auf einem begrenzten Raum konzentriert, so dass die Maschine in die engen Abmessungen eines Elektrofahrzeugantriebs passt.
Die Zusammenarbeit zwischen den Partnern war entscheidend, um diese Ergebnisse zu erzielen. Volkswagen, vertreten durch Dr. Stefan Grützner und Thomas Porabka, stellte die Anwendungsanforderungen und Testeinrichtungen zur Verfügung. Die Aumann GmbH, vertreten durch Dr. Ing. Florian Sell-Le Blanc, Lando Weiße und Björn Klusmann, lieferte die Wickelmaschinen und führte die Maschinenmodifikationen durch. Essex Furukawa steuerte über Nicolas Kehl und Jane Jovanoski Fachwissen über Isoliermaterialien bei. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Maximilian Halwas, Janna Hofmann und Prof. Jürgen Fleischer – lieferte die thermischen Modellierungs- und Simulationsmöglichkeiten. Die Universität Kassel, vertreten durch Christian Riehm, Dr. Ing.Christian Spieker, Prof. Michael Fister, Marcel Schröer, Dr. Mohamed Ayeb und Prof. Ludwig Brabetz vertreten war, leistete Unterstützung bei der experimentellen Validierung und Messung. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter der Förderungsnummer 02P16A00X finanziert und lief bis Mai 2021, als der Abschlussbericht veröffentlicht wurde. Der integrierte Ansatz des Konsortiums – die Kombination von Design, Fertigung, Simulation und Tests – hat einen robusten, skalierbaren Wickelprozess hervorgebracht, der die strengen Anforderungen an Leistung und Zuverlässigkeit moderner Elektrofahrzeugantriebe erfüllt.