Bei der Langzeitvalidierung eines neuen, leichten und effektiven Elektromotors, dessen Entwicklung der Kunststoffmaschinenbau-Experte Arburg, Loßburg, in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern ins Leben gerufen und erfolgreich abgeschlossen hat, zeigt unter anderem […]
Bei der Langzeitvalidierung eines neuen, leichten und effektiven Elektromotors, dessen Entwicklung der Kunststoffmaschinenbau-Experte Arburg, Loßburg, in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern ins Leben gerufen und erfolgreich abgeschlossen hat, zeigt unter anderem auch der hochspezialisierte Spritzgießwerkstoff Kebablend/ MW 53.2000 PPS von Barlog Plastics, Overath, seine Leistungsfähigkeit. Obwohl Barlog nicht an der Entwicklung des Motors beteiligt war, konnte sich dieser weichmagnetische und Magnetfeld-leitende Werkstoff aus der Familie Kebablend/ MW einen Platz im Kreis der Werkstoffe erobern, die den Rotor künftig weiter verbessern sollen. Ausschlaggebend für die Wahl der Arburg-Ingenieure waren unter anderem die maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte des Werkstoffs – bei guten mechanischen Kennwerten.
Dank Kunststoff bis zu 24 % leichter – bei gleicher Leistung
Im ProLemo-Rotor finden magnetisierbare und weichmagnetische Compounds von Barlog Einsatz. (Foto: Arburg)
Elektromotoren mit Hilfe von Kunststoffen leichter und damit effizienter zu machen: Das war das Ziel des Projekts „Produktionstechnologien für effiziente Leichtbaumotoren für Elektrofahrzeuge“ (ProLemo), dessen Ergebnis Arburg bereits 2017 vorgestellt hatte. Ein wichtiger Aspekt des Vorhabens war die Reduzierung des Motorgewichts, „denn je schwerer dessen Komponenten sind, desto höher auch ihr Trägheitsmoment; leichtere Motoren müssen also weniger Energie in die Überwindung ihrer eigenen Massenträgheit stecken“, erläutert Robert Konnerth von Barlog. „So erreichen sie ihre Spitzenleistung schneller – ideal zum Beispiel für Servomotoren.“ Dank vieler neuer Konzepte konnte beim ProLemo-Motor im Vergleich zu klassischen Servomotoren eine Gewichtseinsparung von insgesamt bis zu 24 % realisiert werden – bei gleicher Leistung. Derzeit befindet sich der neue E-Motor im Langzeittest, unter anderem in der Spritzeinheit einer Arburg-Spritzgießmaschine.
Eine der zentralen Innovationen des ProLemo-E-Motors: An Stelle eines einzigen kompakten Rotors finden sich hier acht segmentierte Rotorscheiben, für die die Entwickler auf eine leichte, spritzgießgerechte 2K-Konstruktion mit einer speziell angepassten Außenkontur und einem Kern aus einem glasfaserverstärkten und wärmebeständigen Kunststoff zur Anbindung an die Rotorwelle setzten. Diese durchdachte Konstruktion löst den klassischen Aufbau aus schweren Blechpaketen ab. Zur Fertigung des äußeren Rings des Rotors, der kraftschlüssig mit dem Inneren verbunden ist und über Nuten für das nachträgliche Einstecken von Permanentmagneten versehen ist, testen seine Erfinder nun auch Kebablend/ MW 53.2000 PPS. Dabei handelt es sich um einen weichmagnetischen PPS-Compound zur Magnetflussführung.
Vorteile weichmagnetischer Kunststoffe
Unter der Marke Kebablend/ MW bietet Barlog magnetisierbare und weichmagnetische Compounds. (Foto: Barlog)
Die Mitglieder der Familie Kebablend/ MW lassen sich nicht nur im Spritzgießverfahren verarbeiten: Sie zeichnen sich vor allem durch eine anwendungsspezifisch maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte aus. Zudem bringen kunststoffgebundene Weichmagnete aus Kebablend/ MW-Compounds gute mechanische Eigenschaften mit: Hohe Zähigkeit und eine gleichzeitig hohe Festigkeit lassen unter anderem auch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Spritzgussbauteile zu. Gesinterten Ferritmagneten sind sie nicht nur im Blick auf ihre mechanischen Eigenschaften überlegen; im Vergleich zu diesen überzeugen sie außerdem durch eine höhere Gestaltungsfreiheit – im konkreten Fall u.a. bei der Ausgestaltung feiner Nuten zur spielfreien Aufnahme weiterer Motorkomponenten.
„Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel für das, was wir unseren Kunden mit unseren magnetisierbaren oder weichmagnetischen Kebablend/ MW-Werkstoffen anbieten können“, erläutert Robert Konnerth: „Die Wirtschaftlichkeit und Gestaltungsfreiheit des Spritzgusses unter anderem in der Sensor- und Aktuator-Technologie nutzen, um innovative Produkte zu schaffen. Weichmagnetische Werkstoffe, auch SMC genannt für softmagnetic compounds, sind durch kleine Koerzitivfeldstärken und Remanenzen gekennzeichnet. Einfach ausgedrückt, besitzen weichmagnetische Werkstoffe keine permanente magnetische Kraft wie Dauer- oder Hartmagnete. Sie sind daher besonders gut für Anwendungen geeignet, die eine ständige Ummagnetisierung erfordern. Dafür verstärken oder führen sie äußere Magnetfelder, je nach Werkstoffpermeabilität. Sie helfen also, Magnetfeldlinien auszurichten“, so Konnerth.
Das ist auch die Aufgabe des Kebablend/ MW-Compounds im ProLemo-Rotor. Andere Anwendungen, bei denen diese Eigenschaft wichtig ist, sind das Induktive Laden bzw. die kontakt- oder berührungslose Energieübertragung, etwa in Handyladegeräten, sowie die effektive Abschirmung von Elektromagnetischen Feldern ohne schwere metallische Einleger – Stichwort EMV-gerechte Bauteilauslegung.
