Welche Vergussmassen sind für Elektrofahrzeuge geeignet?

Bei Motoren und Generatoren können Gießharze zur Realisierung einer höheren Leistungsabgabe, zur Geräuschreduzierung und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit dienen. Aber gerade bei Batterien in Elektrofahrzeugen stehen Entwickler vor dem Problem, dass sich die Leistungsausbeute des Energiespeichers durch seine Erwärmung – bis hin zur Überhitzung – verringert. Aber Fahrer, die von herkömmlichen Verbrennern auf Elektrofahrzeuge umsteigen, erwarten von ihrem E-Auto keine Leistungseinbußen. Wo lassen sich also Vergussmassen implementieren und Leistung, Sicherheit, Zuverlässigkeit und letztlich die Lebensdauer verbessern?

Vorteile von Vergussmassen

Der Schutz der Elektronik ist entscheidend, um eine langfristige Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Vergussmassen sind für E-Fahrzeuge in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. Beim Auftreten von Hot-Spots verbessern sie die Ableitung der Wärme und somit die thermische Beständigkeit der Baugruppe. Darüber hinaus bieten Sie einen Schutz vor Chemikalien und geben eine zusätzliche mechanische Stabilität. Die Verwendung von Vergussmassen kann somit auch späteren kostspieligen Wartungs- und Reparaturarbeiten vorbeugen.

In der Vergangenheit war es üblich, die Rotor- und Statorwicklungen zu lackieren, um ein Mindestmaß an Isolierung zu erreichen. Solche Lacke enthielten einen hohen Anteil an Lösemitteln, flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs). Mit zunehmendem Umweltbewusstsein schränkt die Gesetzgebung jedoch die Verwendung von VOCs aufgrund ihrer Emissionen in die Umwelt ein. Solche Lacke erfüllen nicht die höheren Anforderungen von E-Motoren in der Automobilindustrie, mit ihren Herausforderungen in Bezug auf höhere Leistungsdichte und bauliche Verkleinerung, einer höheren Leistungsabgabe, Zuverlässigkeit und Beständigkeit unter rauen Einsatz- und Umgebungsbedingungen. Dies bedeutet, dass es jetzt noch mehr Gründe für den Einsatz von Vergussmassen gibt, und sie bieten eine Vielzahl von Vorteilen mit Mehrwert.

Rundumschutz: Als Barriere gegenüber äußeren Einwirkungen bieten Vergussmassen physikalischen, chemischen und thermischen Schutz. Sie können die Auswirkungen von Stoßvibrationen oder die vom Motor erzeugten Geräusche dämpfen. Einige Vergussmassen haben auch flammhemmende Eigenschaften.

Elektrische Isolierung: Luft und Hohlräume können zu Teilentladungen zwischen Erdpotenzial und Primärisolierung führen. Vergussmassen kommen zum Einsatz, um alle Spalte und Innenräume vollständig auszufüllen, oft unterstützt durch ein Vakuumvergussverfahren, um all die winzigen Zwischenräume zu füllen und so die elektrische Isolierung zu gewährleisten.

Wärmeableitung: Einige Vergussharze haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und sind sehr effektiv bei der thermischen Spreizung und Wärmeableitung von Hot Spots und verbessern die allgemeine thermische Beständigkeit.

Geräusch und Vibrationsaufkommen: Obwohl E-Motoren leiser sind als herkömmliche Verbrennungsmotoren und weniger bewegliche Teile haben, erzeugen Elektrofahrzeuge hochfrequente Geräusche, die über einen längeren Zeitraum hinweg störend sein können. Gießharze kommen zum Einsatz, um das NVH (Noise, Vibration, Harshness) zu beeinflussen und dem Fahrzeugbesitzer ein komfortables Fahrgefühl zu geben.

Welche Arten von Gießharzen gibt es?

Anders als in der Luft- und Raumfahrt, wo Systeme zwei- oder dreifach redundant ausgelegt sein können, müssen Systeme in der Automobilindustrie in der Regel auf Anhieb und über die gesamte Lebensdauer des Produkts hinweg funktionieren. Electrolube verfügt über eine Vielzahl von Vergussmassen, die Leistung und Zuverlässigkeit dieser Systeme und Baugruppen verbessern. Zu den Gießharzlösungen für EV-Anwendungen gehört beispielsweise das schwarze Epoxidharz ER2223. Es ist häufig als Material der Wahl beim Statorverguss, oder nur dem Verguss der Spulenenden von Statorwicklungen in Elektrofahrzeugen. Dieses Harz ist sehr widerstandsfähig gegen das Eintauchen in Chemikalien, die in Elektro- und Hybridfahrzeugen vorkommen, einschließlich Kühlflüssigkeiten, und hat einen sehr weiten Betriebstemperaturbereich. Seine niedrige Viskosität ermöglicht außerdem ein einfaches Vergießen der winzigen Zwischenräume zwischen den Wicklungen.

Vergussmassen für die Batterie

EV-Batterien erzeugen während des Betriebs und des Ladevorgangs große Mengen an Wärme. Um eine längere Lebensdauer der Batterie und einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen, ist ER2221, ein hoch wärmeleitfähiges Harz mit niedriger Viskosität, gut für den Verguss der Zellen in Elektrofahrzeugbatterien geeignet. Es fixiert die Zellen und leitet gleichzeitig die entstehende Wärme an die Umgebung ab. Das Harz bildet einen effektiven Schutzschild um die Batterie, ermöglicht Haftung, hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und die Beibehaltung der Eigenschaften während des thermischen Zyklus.

Die Anforderungen steigen

Mit jeder neuen Generation an Elektrofahrzeugen, aber auch an Ladestationen, werden Komponenten kleiner und ihre Leistung steigt. Dies bedeutet in der Regel, dass die Wärmeentwicklung von Komponenten mit höherer Leistungsdichte zunimmt. Im Gegenzug müssen sowohl die kurz- als auch die langfristigen Betriebstemperaturen der Harze steigen, um den steigenden Anforderungen zu genügen. Da Vergussmassen in vielen Bereichen eines Fahrzeugs Verwendung finden – von Sensoren und Displays bis hin zu Batterie und Motor, konzentriert sich eine Vielzahl der Entwicklungen von Electrolube darauf, die Grenzen der thermischen Belastbarkeit sowie der Wärmeleitfähigkeit zu erweitern.

Die E-Mobilität ist ein sich entwickelnder Markt, in dem sich die verschiedenen Leistungskriterien für Fahrzeugkomponenten ständig ändern, um mit den neuesten technologischen Entwicklungen Schritt zu halten. Vergussmassen die in der Lage sind, die Wärme von den hart arbeitenden Komponenten abzuleiten, stellen einen klaren Mehrwert dar. Mit mehreren Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen kann Electrolube schnell auf diese Veränderungen reagieren. Der technische Support steht bereit, um Entwicklern bei der Auswahl des besten Gießharzes für ihre speziellen Anwendungen zu unterstützen. (na)