Effizienz steigt: Höherer Kunststoffanteil in Elektromotoren

06. Feb 2019 Kategorie Association News

Ein Projekt des Fraunhofer ICT und KIT ermöglicht höheren Kunststoffanteil in Elektromotoren, dadurch steigt die Effizienz

Die Elektromobilität ist auch eine Chance für den Kunststoff, sich zusätzliche Anwendungsgebiete zu sichern. Denn der Nachteil gegenüber Metallen, die geringere Hitzebeständigkeit, fällt bei Elektromotoren weit weniger ins Gewicht. Zudem lässt sich auch bei modernen Elektromotoren der Kunststoffeinsatz weiter erhöhen. Daran jedenfalls arbeitet derzeit ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie (ICT, D-76327 Pfinztal; www.ict.fraunhofer.de) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT, D-76131 Karlsruhe; www.kit.edu) im Kooperationsprojekt „DEmiL", kurz für „Direktgekühlter Elektromotor mit integralem Leichtbaugehäuse". Sie haben einen Prototypen eines Elektromotors mit Kunststoff- statt Metallgehäuse entwickelt, wodurch das Gewicht sank und zugleich die Leistungsdichte und Effizienz des Antriebs gegenüber modernen Motoren stieg.

Normalerweise wird die Motorwärme im Stator durch ein metallisches Gehäuse zu einem Kühlmantel mit kaltem Wasser abgeleitet. Die Forscherteams ersetzten den dafür verantwortlichen Runddraht durch einen rechteckigen Flachdraht, der sich enger auf den Stator wickeln lässt. Dadurch entsteht mehr Raum für den angrenzenden Kühlkanal, durch den dann die Wärme abgeführt werden kann. Dadurch entfällt der Kühlmantel.

Kunststoff senkt Gesamtgewicht

Diese verbesserte Motorkühlung ermöglicht es, das Gehäuse aus Kunststoff zu fertigen, was das Gesamtgewicht auch durch die flexiblere Verarbeitbarkeit des Werkstoffs gegenüber Metall weiter senkt. Konkret kommt das faserverstärkte Duroplast „Vyncolit X7700" von SBHPP Vyncolit zum Einsatz.

Die Wissenschaftler haben es mit diesem Prototypen geschafft, 80 Prozent der erwarteten Verlustleistung herauszukühlen. Die restlichen 20 Prozent könnten durch eine optimierte Kühlwasserströmung aufgefangen werden. Daran arbeiten die Forscher derzeit noch. „Aktuell werden die Rotoren aufgebaut, sodass wir den Motor in Kürze auf dem Prüfstand des Elektrotechnischen Instituts betreiben und im Realbetrieb validieren können", erklärt Robert Maertens, Wissenschaftler am Fraunhofer ICT, den aktuellen Stand des Projekts.

Quellen:

KI [241715-0] 05.02.2019 

Fraunhofer.de