Wenn man die Automobilindustrie nach den Vorteilen eines Elektroautos fragen würde, so bekommt man die Antwort, dass ein solches Fahrzeug leise und lokal emissionsfrei ist. Die Anordnung der Komponenten im Fahrzeug wird nach der sogenannte "Skateboard"-Architektur benannt, bei der der Akku zwischen den Achsen im Unterboden angeordnet ist und E-Motor und Leistungselektronik an Vorder- und/oder Hinterachse. Die Karosserie dann im Grunde über dieses Skateboard gestülpt. Der Elektromotor wurde bereits 1837/1838 patentiert und bewährte sich seither als idealer Antrieb – effizient im Umgang mit Energie, zuverlässig, verschleißarm, nahezu geräuschlos und vibrationsfrei. Was gibt es also am Elektromotor noch zu verbessern?

Leichtbau ist das A und O bei der E-Mobilität. Also war das Ziel des Projekts ProLemo (Produktionstechnologien für effiziente Leichtbaumotoren für Elektrofahrzeuge) Elektromotoren mit Hilfe von Kunststoffen leichter und damit effizienter zu machen. Ein wichtiger Aspekt des Vorhabens war das Reduzieren des Motorgewichts. Robert Konnerth von BARLOG erklärt, „Je schwerer die Komponenten am Motor sind, desto höher auch das Trägheitsmoment. Leichtere Motoren müssen weniger Energie in die Überwindung ihrer eigenen Massenträgheit stecken. So erreichen sie ihre Spitzenleistung schneller – ideal zum Beispiel für Servomotoren.“ Dank vieler neuer Konzepte konnte beim Motor im Vergleich zu klassischen Servomotoren eine Gewichtseinsparung von insgesamt bis zu 24 Prozent realisiert werden, ohne die Leistung zu schmälern. Derzeit befindet sich der neue E-Motor im Langzeittest, unter anderem in der Spritzeinheit einer ARBURG Spritzgießmaschine.

Spritzgießgerechter 2K-Rotor

Eine der zentralen Neuerungen war es, an Stelle eines einzigen kompakten Rotors acht segmentierte Rotorscheiben einzusetzen, für die die Entwickler auf eine leichte, spritzgießgerechte 2K-Konstruktion setzten, mit einer speziell angepassten Außenkontur und einem Kern aus einem glasfaserverstärkten und wärmebeständigen Kunststoff zur Anbindung an die Rotorwelle. Diese Konstruktion löst den klassischen Aufbau aus schweren Blechpaketen ab. Zur Fertigung des äußeren Rotor-Rings, der kraftschlüssig mit dem Inneren verbunden und über Nuten für das nachträgliche Einstecken von Permanentmagneten versehen ist, testen die Entwickler auch einen weichmagnetischen PPS-Compound zur Magnetflussführung. Die PPS-Compounds der KEBABLEND/MW-Familie lassen sich nicht nur vortrefflich im wirtschaftlichen Spritzgussverfahren verarbeiten, sondern zeichnen sich durch eine kundenspezifisch maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte aus. Die mechanischen Eigenschaften der kunststoffgebundenen Weichmagnete wie gute Zähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit, lassen unter anderem auch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Spritzgussbauteile zu. Dadurch sind die Magnete gesinterten Ferritmagneten hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften überlegen und weisen zudem eine höhere Gestaltungsfreiheit auf.

„Dieses Projekt ist ein gutes Beispiel für das, was wir unseren Kunden mit unseren magnetisierbaren oder weichmagnetischen Werkstoffen bieten können“, erläutert Robert Konnerth: „Die Wirtschaftlichkeit und Gestaltungsfreiheit des Spritzgusses lässt sich unter anderem in der Sensor- und Aktuator-Technologie nutzen. Weichmagnetische Werkstoffe, auch SMC (Soft MagneticCompound) genannt, sind durch kleine Koerzitiv-Feldstärken und Remanenzen gekennzeichnet. Einfach ausgedrückt, verfügen weichmagnetische Werkstoffe über 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“, schließt Konnerth.

An Stelle eines einzigen kompakten Rotors werden nun acht segmentierte Rotorscheiben mit einer speziell angepassten Außenkontur und einem Kern aus einem glasfaserverstärkten und wärmebeständigen Kunststoff zur Anbindung an die Rotorwelle eingesetzt.

Bildquelle: Barlog

Fact & Figures

1996 gründeten Werner und Petra Barlog in Engelskirchen das Unternehmen BARLOG Plastics für den Handel von Kunststoffen. Heute versteht sich die BARLOG Gruppe als Full-Service-Anbieter – von der Materialherstellung über die Produktkonzeption und Prototypenentwicklung bis hin zur Produktprüfung und der Belieferung von Kunststoff-Rohstoffen für die Serienproduktion. Das Familienunternehmen gilt als einer der führenden deutschen Lösungsanbieter in der Kunststoffbranche. Namhafte Unternehmen – zum Beispiel aus der Haushaltsgerätetechnik, Elektroindustrie, Trinkwasserversorgung oder Automobilbranche – gehören zum Kundenkreis. Zur BARLOG Gruppe gehören drei Unternehmensbereiche: BARLOG Plastics entwickelt und liefert von der Idee bis zur Serie maßgeschneiderte Kunststoff-Compounds für verschiedene Branchen. Spezialisiert ist das Unternehmen auf technische und funktionalisierte Kunststoffe, Hochleistungsprodukte und thermoplastische Elastomere. BAHSYS kümmert sich um die gesamte Produktkonzeption – von Machbarkeitsanalysen und Materialauswahl über die kunststoffgerechte Konstruktion bis hin zu FE-Strukturanalysen und Spritzguss-Prototypen. Hierzu zählt auch das eigene Prüflabor zur Materialprüfung und Schadenanalyse. Darüber hinaus wird die langjährige Praxiserfahrung über die BARLOG Akademie an die Kunden weitergegeben.

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