Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde

Materialentwicklung für Elektromotoren

Einführung und Motivation

Elektromobilität ist ein maßgeblicher Baustein für nachhaltige Mobilitätsstrategien der Zukunft. Zurzeit werden Elektro-Personenkraftwagen i.d.R. aus Akkumulator, leistungselektronischem Stellglied sowie Antriebsmotor aufgebaut. Diese Funktionseinheiten werden üblicherweise gerätetechnisch getrennt ausgeführt und mittels Verbindungskabeln miteinander verknüpft. Dadurch muss für jede Funktionseinheit einzeln eine entsprechende Entwärmung und die elektromagnetische Verträglichkeit berücksichtigt werden. Im Motor und in der Leistungselektronik treten, durch die taktende Arbeitsweise sehr schnelle veränderliche Potentiale auf, die über parasitäre Kapazitäten in Motor und Leistungselektronik zu ungewollten asymmetrischen Störströmen führen. Mit der Integration der Leistungselektronik in einen Motorzahn (vgl. Abbildung 1) soll in diesem Projekt die Leistungsdichte deutlich erhöht werden. Weiterhin sollen durch das Entfallen der Verbindungskabel und mit geeigneter Ansteuerung die asymmetrischen Störströme vermindert werden. Durch die höhere Leistungsdichte muss die Entwärmung des Motors und der Leistungselektronik neu überdacht werden. Hierdurch entstehen steigende Anforderungen hinsichtlich der mechanischen, thermischen und elektromagnetischen Eigenschaften der verwendeten Kunststoffbauteile, die eine Funktionalisierung der verwendeten Polymere nötig macht. Durch die geeignete Wahl von Basispolymer, Füllstoffen, Füllstoffgehalt und Partikelgeometrie sollen elektrisch isolierende, wärmeleitfähige Polymere hergestellt werden, die einen entscheidenden Beitrag zur Entwärmung des Motors beitragen.


Abbildung 1: Elektronische Motorwicklung

Ziele

  • Herstellung von wärmeleitfähigen, elektrisch isolierenden Polymeren
  • Herstellung dreidimensionaler komplexer Bauteile für das Kühlsystem
  • Charakterisierung der hergestellten Werkstoffverbunde zur Bewertung der Prozessparameter

Methoden

  • Mechanische Charakterisierung
  • Thermische Charakterisierung
  • Elektrische Charakterisierung

Finanzierung

Land Baden-Württemberg, Innovationscampus „Mobilität der Zukunft“

Projektpartner

Universität Stuttgart, Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

Universität Stuttgart, Institut für Elektrische Energiewandlung