{"id":11286,"date":"2019-02-04T15:20:23","date_gmt":"2019-02-04T14:20:23","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=11286"},"modified":"2019-02-01T13:25:08","modified_gmt":"2019-02-01T12:25:08","slug":"direktgekuehlter-elektromotor-aus-kunststoff","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=11286","title":{"rendered":"Direktgek\u00fchlter Elektromotor aus Kunststoff"},"content":{"rendered":"
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Sollen Elektroautos leichter werden, muss auch der Motor abspecken. Beispielsweise, indem man ihn aus faserverst\u00e4rkten Kunststoffen herstellt. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Chemische Technologie ICT entwickeln gemeinsam mit dem Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie KIT ein neues K\u00fchlkonzept, das den Einsatz von Kunststoffen als Geh\u00e4usematerial erm\u00f6glicht. Ein weiterer Vorteil des Konzepts: Die Leistungsdichte und Effizienz des Antriebs werden gegen\u00fcber dem Stand der Technik deutlich erh\u00f6ht.<\/b><\/p>\n

Elektromotor und Batterie bilden die zentralen Elemente des elektrischen Antriebsstrangs. Eine hohe Leistungsdichte, ein geringer Bauraum innerhalb des Elektrofahrzeugs und ein hoher Wirkungsgrad spielen eine besondere Rolle, um eine nachhaltige Mobilit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten. Im Kooperationsprojekt DEmiL, kurz f\u00fcr \u00bbDirektgek\u00fchlter Elektromotor mit integralem Leichtbaugeh\u00e4use\u00ab, entwickeln Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer ICT in Pfinztal gemeinsam mit dem Elektrotechnischen Institut und dem Institut f\u00fcr Fahrzeugsystemtechnik des KIT ein neuartiges Konzept, das sich durch die direkte K\u00fchlung von Stator und Rotor auszeichnet. \u00bbEin Elektromotor besteht aus einem sich drehenden Rotor und einem feststehenden Stator. Im Stator befinden sich gewickelte Kupferdr\u00e4hte, durch die Strom flie\u00dft. Hier entsteht ein Gro\u00dfteil der elektrischen Verluste. Die eigentliche Innovation unseres Konzepts liegt im Stator\u00ab, sagt Robert Maertens, Wissenschaftler am Fraunhofer ICT.<\/p>\n

Flachdraht ersetzt Runddraht<\/h4>\n

Elektromotoren haben einen hohen Wirkungsgrad von \u00fcber 90 Prozent. Somit wird ein hoher Teil der elektrischen in mechanische Leistung umgesetzt. Die verbleibenden etwa 10 Prozent der elektrischen Leistung fallen als Verlust in Form von W\u00e4rme an. Um eine \u00dcberhitzung des Motors zu vermeiden, wird die W\u00e4rme im Stator bislang durch ein metallisches Geh\u00e4use zu einem K\u00fchlmantel mit kaltem Wasser abgeleitet. Die Forscherteams ersetzen den Runddraht durch rechteckigen Flachdraht, den man enger auf den Stator wickeln kann. Dadurch entsteht mehr Raum f\u00fcr den angrenzenden, neben den Flachdr\u00e4hten liegenden K\u00fchlkanal. \u00bbDie Verlustw\u00e4rme kann durch diese Optimierung durch den innenliegenden K\u00fchlkanal abgef\u00fchrt werden und muss nicht mehr durch das Metallgeh\u00e4use nach au\u00dfen zu einem K\u00fchlmantel transportiert werden. Der K\u00fchlmantel ist in diesem Konzept nicht mehr erforderlich. In der weiteren Konsequenz f\u00e4llt die thermische Tr\u00e4gheit geringer aus, und zus\u00e4tzlich erreicht der Motor eine h\u00f6here Dauerleistung\u00ab, erl\u00e4utert der Forscher den Vorteil des neuen Wirkprinzips. Dar\u00fcber hinaus l\u00e4sst sich durch eine K\u00fchlung des Rotors dessen Verlustw\u00e4rme ebenfalls im Motor abf\u00fchren.<\/p>\n

Da die W\u00e4rme dort abgeleitet wird, wo sie entsteht, k\u00f6nnen die Projektpartner den kompletten Motor und das Geh\u00e4use in Kunststoffbauweise ausf\u00fchren und damit weitere Vorteile realisieren. \u00bbKunststoffe sind leicht und sie lassen sich einfacher fertigen als Aluminiumgeh\u00e4use. Auch komplexe Geometrien sind ohne Nachbearbeitung m\u00f6glich, sodass wir in Summe einiges an Gewicht und Kosten einsparen\u00ab, so Maertens. Das bisher erforderliche Metall, das als W\u00e4rmeleiter diente, kann durch Kunststoff \u2013 einen schlechten W\u00e4rmeleiter \u2013 ersetzt werden.<\/p>\n

Die Projektpartner setzen auf faserverst\u00e4rkte, duromere Kunststoffe, die sich durch eine hohe Temperaturbest\u00e4ndigkeit sowie eine hohe Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber den aggressiven K\u00fchlmitteln auszeichnen. Anders als Thermoplaste quellen sie nicht auf, wenn sie mit Chemikalien in Ber\u00fchrung kommen.<\/p>\n

Gro\u00dfserientauglich<\/h4>\n

Das Kunststoffgeh\u00e4use wird im automatisierbaren Spritzgie\u00dfverfahren hergestellt. Die Prototypen werden in einer Zykluszeit von vier Minuten gefertigt. Die Statoren selbst werden im Transfer-Molding-Verfahren mit einer w\u00e4rmeleitf\u00e4higen Epoxidharz-Formmasse umspritzt. Das Forscherteam hat den Elektromotor hinsichtlich seiner Konstruktion und der Herstellungsprozesse so ausgelegt, dass er sich in Gro\u00dfserie produzieren l\u00e4sst.<\/p>\n

Der Statoraufbau ist abgeschlossen, das K\u00fchlkonzept wurde experimentell validiert. \u00bbWir haben in die Kupferwicklungen durch Strom die W\u00e4rmemenge eingebracht, die gem\u00e4\u00df der Simulation im Realbetrieb anfallen wird. Wir konnten zeigen, dass wir bereits in der Lage sind, mehr als 80 Prozent der erwarteten Verlustleistung herauszuk\u00fchlen. Auch f\u00fcr die verbleibenden knapp 20 Prozent gibt es schon Ans\u00e4tze, beispielsweise durch eine Optimierung der K\u00fchlwasserstr\u00f6mung. Aktuell werden die Rotoren aufgebaut, sodass wir den Motor in K\u00fcrze auf dem Pr\u00fcfstand des Elektrotechnischen Instituts betreiben und im Realbetrieb validieren k\u00f6nnen\u00ab, res\u00fcmiert Maertens den Stand des Projekts.<\/p>\n

Quelle: Fraunhofer<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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