Im Test für den Rotor eines leichten Elektromotors

Weichmagnetischer Werkstoff von Barlog Plastics

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Bei der Langzeitvalidierung eines neuen, leichten und effektiven Elektromotors, dessen Entwicklung der Kunststoffmaschinenbau-Experte Arburg GmbH + Co KG in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern ins Leben gerufen und erfolgreich abgeschlossen hat, zeigt u. a. auch der hochspezialisierte Spritzgusswerkstoff Kebablend/MW 53.2000 PPS der Barlog Plastics GmbH seine Leistungsfähigkeit. Obwohl Barlog nicht an der Entwicklung des Motors beteiligt war, konnte dieser weichmagnetische und magnetfeldleitende Werkstoff aus der Kebablend/MW-Familie sich einen Platz im Kreis der Werkstoffe erobern, die den Rotor künftig weiter verbessern sollen.

Peter Barlog, Geschäftsführer, Barlog Plastics GmbH, Overath

Inhaltsverzeichnis

Dank Kunststoff bis zu 24 % leichter Vorteile (weich-)magnetischer Kunststoffe Über Kebablend/M und -MW

Ausschlaggebend für die Wahl der Arburg-Ingenieure waren u. a. die maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte des Werkstoffs – bei überzeugenden mechanischen Kennwerten.

Dank Kunststoff bis zu 24 % leichter

Elektromotoren mithilfe von Kunststoffen leichter und damit effizienter zu machen: Das war das Ziel des Projekts „Produktionstechnologien für effiziente Leichtbaumotoren für Elektrofahrzeuge“ (ProLemo), dessen Ergebnis die Arburg GmbH + Co KG, Loßburg, 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 wohlgemerkt. Derzeit befindet sich der neue E-Motor im Langzeittest, u. a. in der Spritzeinheit einer Arburg-Spritzgießmaschine.

Eine der zentralen Innovationen des ProLemo-E-Motors: Anstelle 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 äußeres 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 (weich-)magnetischer Kunststoffe

Die Mitglieder der Kebablend/MW-Familie lassen sich nicht nur hervorragend im wirtschaftlichen Spritzgussverfahren verarbeiten: Sie zeichnen sich vor allem durch eine anwenderspezifisch maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte aus. Zudem überzeugen kunststoffgebundene Weichmagnete aus Kebablend/MW-Compounds mit ihren mechanischen Eigenschaften: Gute Zähigkeit und eine gleichzeitig hohe Festigkeit lassen u. a. auch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Spritzgussbauteile zu. Gesinterte Ferritmagneten sind sie nicht nur im Blick auf ihre mechanischen Eigenschaften weit 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 Konnerth. „Die Wirtschaftlichkeit und Gestaltungsfreiheit des Spritzgusses u. a. 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 Handy-Ladegeräten, sowie die effektive Abschirmung von elektromagnetischen Feldern ohne schwere metallische Einleger – Stichwort EMV-gerechte Bauteilauslegung. bec

Detaillierte Informationen zu den weichmagnetischen Compounds für die Herstellung spritzgegossener Bauteile: hier.pro/QyNR7 Messe K 2019: Halle 6, Stand D76

Kontakt: Barlog Plastics GmbH Am Weidenbach 8–10 51491 Overath Tel.: 02206 90851–100 Fax: 02206 90851–199 kontakt@barlog.de www.barlog.de Geschäftsführer: Frank Barlog, Peter Barlog, Werner Barlog, Boris Korlatzki

Kontakt: Arburg GmbH + Co KG Arthur-Hehl-Straße 72290 Loßburg Tel.: 07446 33–0 contact@arburg.com www.arburg.com Geschäftsführer: Eugen Hehl, Juliane Hehl, Michael Hehl, Renate Keinath, Gerhard Böhm, Jürgen Boll


PLUS

Über Kebablend/M und -MW

Derzeit umfasst die Kebablend/M- und -MW-Produktreihe von Barlog Plastics Compounds aus einer Vielzahl von Trägerpolymeren wie PA6, PA12, PPS oder PPA und diversen weichmagnetischen Füllstoffen wie Eisenpulver sowie „harten“ Magnetwerkstoffen wie Bariumferrit oder Seltenerd-Verbindungen, die erst im Spritzgusswerkzeug magnetisiert werden. Alle diese Compounds lassen sich, etwa im Blick auf ihre mechanischen wie magnetischen Eigenschaften, im Detail auf die Bedürfnisse des Anwenders zuschneiden. Barlog unterstützt den Kunden bei allen Teilschritten seines Produktionsprozesses – von der Idee über die nötigen Simulationen, etwa der Magnetflussdichte, bis hin zur Prototypfertigung und der Begleitung des Serienanlaufs.



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