Barlog Plastics: Magnetischer Kunststoff für leichten Elektromotor

„Kebablend“/ MW – magnetisierbare und weichmagnetische Compounds der Barlog Gruppe - (Bilder: Barlog).

Bei der Langzeitvalidierung eines neuen, leichten und effektiven Elektromotors, dessen Entwicklung der Kunststoffmaschinenbau-Experte Arburg in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern ins Leben gerufen und erfolgreich abgeschlossen hat, zeigt unter anderem auch der hochspezialisierte Spritzgusswerkstoff „Kebablend“/ MW 53.2000 PPS von Barlog Plastics seine Leistungsfähigkeit. Wie der Rohststoffspezioalist weiter mitteilt, seien ausschlaggebend für die Wahl der Arburg-Ingenieure zur weiteren Verbesserung des Rotors unter anderem die maßgeschneiderte magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte des Werkstoffs gewesen – bei überzeugenden mechanischen Kennwerten.

ProLemo-Rotor - (Bild: Arburg).

Dank Kunststoff bis zu 24 Prozent leichter – bei gleicher Leistung
Elektromotoren mit Hilfe von Kunststoffen leichter und damit effizienter zu machen: Das war das Ziel des Projekts „Produktionstechnologien für effiziente Leichtbaumotoren für Elektrofahrzeuge“ (ProLemo), dessen Ergebnis Arburg bereits 2017 vorgestellt hatte (siehe auch plasticker-News vom 12.02.2018). 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 demnach beim ProLemo-Motor im Vergleich zu klassischen Servomotoren eine Gewichtseinsparung von insgesamt bis zu 24 Prozent realisiert werden – bei gleicher Leistung. Derzeit befindet sich der neue E-Motor im Langzeittest, unter anderem in der Spritzeinheit einer Arburg Spritzgießmaschine.

Eine der zentralen Innovationen des ProLemo-E-Motors: An Stelle 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 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 nach Anbieterangaben nicht nur hervorragend im Spritzgussverfahren verarbeiten: Sie zeichnen sich demnach vor allem durch eine kundenspezifisch 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 unter anderem auch eine nachträgliche mechanische Bearbeitung der Spritzgussbauteile zu. Gesinterten Ferritmagneten sollen sie nicht nur im Blick auf ihre mechanischen Eigenschaften weit überlegen sein; im Vergleich zu diesen sollen sie außerdem durch eine höhere Gestaltungsfreiheit überzeugen – 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 Robert Konnerth: „Die Wirtschaftlichkeit und Gestaltungsfreiheit des Spritzgusses unter anderem 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 Handyladegeräten, sowie die effektive Abschirmung von Elektromagnetischen Feldern ohne schwere metallische Einleger – Stichwort ‚EMV-gerechte Bauteilauslegung‘.

Weitere Informationen: www.barlog.de, www.arburg.com

Barlog Plastics GmbH, Overath

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