ELAN-drive: Lösungen für eMobility

ELANTAS ist überzeugt, dass eMobility in Verbindung mit erneuerbaren Energien der Schlüssel zu nachhaltiger Mobilität und der Reduzierung klimaschädlicher Emissionen ist. Um der Elektromobilität weltweit zum Durchbruch zu verhelfen, unterstützen wir diesen Markt mit innovativen Produkten, die dazu beitragen, Elektrofahrzeuge sicher einzusetzen und die Entwicklung wegweisender, kosteneffizienter Lösungen voranzutreiben. Als einer der Marktführer für Isolier- und Schutzstoffe für die Elektroindustrie verfügt ELANTAS über mehr als 100 Jahre Branchenerfahrung.

Breites Spektrum an Schutz- und Isolierstoffen für Elektrofahrzeuge

Das Produktportfolio von ELANTAS umfasst eine große Auswahl an Isolier- und Schutzstoffen, die in Motoren, Antriebssträngen, Batterien und elektronischen Fahrzeugkomponenten eingesetzt werden.
Die Produkte sind auf unterschiedlicher chemischer Basis erhältlich und lassen sich in ihren Eigenschaften passgenau auf die jeweilige Anwendung abstimmen. Für besondere Anforderungsprofile bietet ELANTAS auch maßgeschneiderte Lösungen, die zusammen mit dem Kunden entwickelt werden.

Globale Präsenz für eine globale Industrie

Unser globales Team aus Forschungs- und Entwicklungsexperten und technischen Managern arbeitet eng mit den Entwicklern und Technikern auf Kundenseite zusammen und wird dabei von regionalen ELANTAS-Anwendungslabors unterstützt. 
Als langjährigerer Zulieferer der Automobilindustrie kennt ELANTAS die Anforderungen und Erwartungen der automobilen Wertschöpfungskette, arbeitet nach vorgegebenen Standards (IATF 16949) und liefert aus regionalen Produktionsstätten mit kurzen Vorlaufzeiten.

ELAN-drive: Motorprodukte

Drahtlacke

Drahtlacke sind spezielle Beschichtungen, die auf Kupfer- und Aluminiumdraht aufgetragen werden, um die elektrische Isolierung der Wickeldrähte zu gewährleisten.

ELANTAS entwickelt und fertigt Drahtlacke auf unterschiedlicher, auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmter chemischer Basis. Unsere globale Präsenz garantiert eine zuverlässige Versorgung und gleichbleibend hohe Qualität in allen Regionen der Welt.

Hohe Anforderungen an die thermische und mechanische Stabilität von Drahtlacken

Drahtlacke, die in Antriebsmotoren für Elektromobilität eingesetzt werden, müssen neben der elektrischen Grundisolierung weitere Eigenschaften aufweisen:

  • Hohe thermische und mechanische Stabilität und chemische Beständigkeit
  • In Motoren für Elektrofahrzeuge mit 400- oder 800-Volt-Architektur muss die Wickeldrahtbeschichtung außerdem eine hohe Teilentladungsfestigkeit aufweisen.

Die Entwicklungsarbeit von ELANTAS im Bereich koronabeständiger Polyamidimide und hochtemperaturstabiler Polyimide leistet einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Elektromobilität.

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Imprägniermittel

Imprägniermittel bieten Schutz gegen

  • mechanische,
  • thermische,
  • umweltbedingte
  • und elektrische Belastungen

und verlängern die Lebensdauer des Motors, da Elektromotoren zahlreichen Belastungen ausgesetzt sind, die zu einem Versagen des Isoliersystems führen können.
ELANTAS-Produkte werden auf Basis unterschiedlicher chemischer Grundstoffe entwickelt (Multi-Chemistry-Ansatz) und lassen sich an die jeweiligen Betriebsbedingungen des E-Motors anpassen. 

Darüber hinaus ist die Wahl des richtigen Imprägniermittels abhängig vom

  • Motordesign und
  • dem Verarbeitungsverfahren, um eine hohlraumfreie Füllung zu gewährleisten.

Das Produktportfolio von ELANTAS deckt alle gängigen Verarbeitungsmethoden für Elektromobilitätsanwendungen ab, zum Beispiel:

  • Träufeln
  • Tauchen
  • Tauchrollieren
  • Heißtauchen mit oder ohne UV-Härtung
  • Vakuumdruckimprägnierung

Unsere technischen Experten und Anwendungslabors leisten weltweit verfahrenstechnische Unterstützung durch Simulation industrieller Bedingungen und stehen Ihnen sowohl bei der Auswahl des Materials als auch bei dessen Einsatz in der Produktion beratend zur Seite.

Vergussmittel

Zur Verlängerung der Motorlebensdauer lässt sich der Stator mit Vergussmitteln schützen gegen

  • elektrische,
  • mechanische,
  • thermische,
  • und umweltbedingte Belastungen.

Je nach Motorkonstruktion und Betriebsbedingungen kann der gesamte Stator oder nur der Wickelkopf vergossen werden. Die Isolierung mit Vergussmitteln führt zu besserer Wärmeleitfähigkeit und Geräuschreduzierung, erhöht aber im Vergleich zur Imprägnierung das Motorgewicht.

ELANTAS bietet Vergussmittel, die an individuelle Verarbeitungsbedingungen und das jeweilige Motordesign angepasst werden können. Sie zeichnen sich aus durch

  • gute Wärmeleitfähigkeit,
  • geringer Schrumpf<s> </s> und
  • exzellente chemische Beständigkeit.

Unser Team aus technischen Verkaufsmanagern und Anwendungstechnikern berät Sie gerne bei der Auswahl und Erprobung des für Ihre Anforderungen geeigneten Materials. 

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Flexible Elektroisolierwerkstoffe

Flexible Elektroisolierfolien schützen die Magnetdrähte vor Kontakt mit Stahlkernen, halten stromführende Leiter in Position und stellen eine ausreichende Phasenisolierung sicher.

ELANTAS hat ein neuartiges flexibles Elektroisoliermaterial entwickelt, das auf unserer patentierten Polyamidimid-Schichttechnologie (PAI) basiert. Unsere ELAN-Film®-Produkte zeichnen sich aus durch:

  • außergewöhnliche Flexibilität und Reißfestigkeit
  • ausgezeichnete Durchschlagsfestigkeit
  • mechanische Stabilität
  • hervorragende Haftung auf allen gängigen Imprägniermitteln

ELAN-Film® ermöglicht Kostensenkungen bei Lagerung, Handhabung und Verarbeitung durch:

  • geringe Feuchtigkeitsaufnahme
  • uneingeschränkte Materialausrichtung
  • einfache Nuteinführung

Diese Vorteile machen ELAN-Film® zur idealen Lösung für eine effiziente E-Motoren-Produktion.

ELAN-drive: Motoranwendungen


Der Stator ist der feststehende Teil eines Elektromotors. Er erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das den drehenden Anker (Rotor) antreibt. Der Kern des Stators ist aufgebaut aus hochwertigen legierten Stahlblechlamellen, in dem Rund- oder Flachdrahtleiter in Nuten gewickelt werden. Sobald die Wicklung des Stators fertiggestellt ist, wird sie in der letzten Herstellungsphase durch ein Imprägnier- Vergussverfahren zu einem Block verklebt. 
 
Weitere Vorteile, die sich aus dem Imprägnier- oder Vergussverfahren ergeben, sind die Füllung von Hohlräumen in der Wicklung, ein verbesserter Wärmefluss, höhere chemische Beständigkeit sowie Schutz gegen Umwelteinflüsse, mechanische Abnutzung und Beschädigung. Das Verfahren gewährleistet also:

  • elektrische Isolierung
  • Schutz gegen Chemikalien
  • Schutz gegen mechanische Belastungen

Verarbeitungsmethoden
Die Methoden, mit denen die Imprägnier- oder Gießharze aufgetragen werden, sind recht unterschiedlich. In jedem Fall muss das Verfahren sicherstellen, dass die gewickelten Spulen in den Nuten vollständig gesättigt und frei von Hohlräumen sind. 
 
Imprägnierverfahren
Es gibt mehrere Verfahren, mit denen Imprägnierharze aufgetragen werden können, abhängig von den Abmessungen des Stators und der Produktionsrate. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die verschiedenen Imprägnierverfahren.

Bild

* Vakuumdruckimprägnierung

Vergussverfahren
Auch bei dem Verguss gibt es eine große Bandbreite an Verfahrensvarianten. Gemeinsam ist allen, dass der Stator in eine Form gelegt und Harz über den Wickelkopf gegossen wird. Nach Eindringen des Harzes in die gewickelten Spulen folgt ein Gelier- und Aushärtungsprozess. Die Aushärtung kann bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen in einem Ofen erfolgen. Durch Anlagen eines Unterdrucks lassen sich ausgezeichnete, hohlraumfreie Ergebnisse erzielen.

Vorteile und Nachteile der Verguss - und Imprägnierverfahren

Spezielle Anforderungen bei eMobility-Anwendungen
Bei Motoren für Elektrofahrzeuge werden gegensätzliche Anforderungen an die Elektroisolierung gestellt. Diese Motoren müssen für kurze Zeit ein hohes Drehmoment und für längere Zeit ein niedriges Drehmoment liefern. Sie sind sehr unterschiedlichen Umgebungstemperaturen ausgesetzt, müssen unempfindlich gegenüber Öl, Wasser und (im Winter) Streusalz sein und über die gesamte Lebensdauer zuverlässig funktionieren. Die Elektroisolierung muss so widerstandsfähig sein, dass sie hohen Temperaturen und Chemikalien standhält, aber auch ein gewisses Maß an Flexibilität aufweist, um Temperaturwechseln und mechanischer Belastung der Wicklungen durch das vom Motor generierte Drehmoment standzuhalten.

ELANTAS bietet ein umfangreiches Portfolio an Hochleistungs-Isolierwerkstoffen für die Statorimprägnierung oder –verguss, das alle zentralen Anforderungen erfüllt:

  • Hohe chemische Resistenz
  • Temperaturwechselbeständigkeit
  • VOC-freie Produkte
  • Unterstützung aller Verarbeitungsverfahren
  • Hoch wärmeleitende Materialien
  • Teilentladungswiderstand

Die folgende Tabelle fasst die weltweit erhältlichen ELAN-drive Produkte von ELANTAS für eMobility-Anwendungen zusammen: 

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Rotoren für Elektroautos werden besonders dann, wenn eine höhere Leistungsdichte erforderlich ist, als gewickelte Rotoren oder Permanentmagnetrotoren (PM) ausgeführt. Je nach Rotortyp und gewählter Verfahrenstechnik sind unterschiedliche Materialien erforderlich.

ELANTAS bietet für alle Arten von Rotoren und Verfahrenstechniken das optimale Material zur Stabilisierung des Rotors gegen extreme Fliehkräfte. 

ELANTAS-Produkte zeichnen sich in EV-Motoren durch überlegene Eigenschaften aus:

  • Verbundfestigkeit bei hoher Drehzahl
  • Temperaturwechselbeständigkeit
  • Temperaturmanagementunterstützung
  • Beständigkeit gegen chemisch aggressive Öle und Kühlflüssigkeiten

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die am häufigsten verwendeten Verfahrenstechniken und Produkte bei der Herstellung gewickelter Rotoren für Elektromotoren:

Permanentmagnet-Motoren

Anstelle von Spulen verwenden Permanentmagnet-Motoren starke Magnete für das Rotorelement, die das Magnetfeld erzeugen. Diese Magnete müssen fest mit dem Stahlblechpaket oder Gehäuse des Rotors verbunden sein. Die Anordnung der Magnete variiert je nach Motorkonstruktion. Mitunter sind die Magnete in Taschen im Blechpaket des Rotors untergebracht, die mit dünnflüssigem Klebstoff verfüllt werden. In anderen Fällen sind die Magnete an der Außenseite des Rotors befestigt, was natürlich eine andere Haftstärke und Viskosität des Klebstoffs erfordert. In der Regel sollte die maximale Betriebstemperatur der Magnete 80° Celsius nicht überschreiten. Für spezielle High-End-Anwendungen in der Automobilindustrie werden Rotoren bis 150° C getestet.

ELANTAS-Produkte zur Magnetbefestigung

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Elektromotoren für eMobility-Anwendungen müssen mehr Leistung und ein höheres Drehmoment liefern, sollen aber gleichzeitig so kompakt und leicht wie möglich sein. Erreicht werden kann dies durch eine Erhöhung des Kupferfüllfaktors in den Nuten des Stators. Deshalb werden in neuen Motoren, insbesondere im Premiumbereich, Flachdrähte verwendet. 

Hairpin-Technologie
Während runde Drähte in die Nuten gewickelt werden, müssen Flachdrähte mit der i-Pin- oder Hairpin-Technik in den Stator eingeführt werden und erfordern ein- oder beidseitiges Schweißen der Kupferstiftverbindungen mit anschließender Isolierung der geschweißten Stifte. Hierfür können verschiedene Verfahren eingesetzt werden: 

  • Epoxid-Pulverbeschichtung
  • Vergießen
  • Imprägnieren

ELANTAS-Lösungen zum Schutz von Hairpin-Motoren sparen Zeit und Geld

Weil Epoxid-Pulverbeschichtung einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert, hat ELANTAS Isolierstoffe im Angebot, die in einem Schritt und mit ähnlichen wie den heute verwendeten Verarbeitungsanlagen aufgebracht werden können. Mit ELANTAS-Lösungen lassen sich weitere Prozessvorteile wie geringere Investitionen und kürzere Durchlaufzeiten realisieren. 

Im Vorfeld der Entwicklung neuer Isolierstoffe für den Hairpin-Schutz wurden umfangreiche Studien mit verschiedenen elektrisch isolierenden Materialien und Anwendungsverfahren durchgeführt (Link). Die daraus hervorgegangenen ELANTAS-Produkte zeichnen sich aus durch:

  • Hervorragende Kantenabdeckung
  • Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit
  • Ölbeständigkeit
  • Unterstützung konventioneller Anwendungsverfahren

Da weitere Anforderungen, die sich aus der Motorkonstruktion und den Betriebsbedingungen ergeben, berücksichtigt werden müssen, können Kunden durch eine individuelle technische Beratung in der Design-, Test- und Produktionsphase von unserem umfangreichen Know-how profitieren.

Die folgende Tabelle zeigt die am häufigsten verwendeten ELAN-drive Produkte für Hairpin-Schutz:


Um in einem Elektromotor ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, braucht man eine leitende Spule, bei der jeder Leiter elektrisch isoliert sein muss. Bei Nieder- und Mittelspannungsmotoren wird die elektrische Isolierung – auch als Primärisolierung bezeichnet – durch das Aufbringen von Isolierlack in mehreren Durchgängen hergestellt. Daraus entsteht ein Wickeldraht. Wickeldrähte können rund oder rechteckig (flach) sein und haben folgende Eigenschaften:

  • Sehr gute dielektrische Eigenschaften
  • Hohe Wärmebeständigkeit
  • Chemische Beständigkeit
  • Ausgezeichnete mechanische Eigenschaften

Verarbeitungsmethoden
Motorspulen werden in der Regel auf Hochgeschwindigkeits-Wickel- oder -Einlegemaschinen hergestellt. Hersteller von Elektromotoren müssen aus Kostengründen so rasch und effizient wie möglich produzieren. Um sicherzustellen, dass die Spulen dicht gewickelt und kompakt sind, wird der Magnetdraht in die Nuten gezogen oder gefädelt, wodurch eine sehr hohe Kraft auf den Draht und die Primärisolierung ausgeübt wird. Die gewickelten Spulen werden mitunter noch einem Formgebungs­verfahren unterzogen, bei dem ebenfalls mechanische Kräfte auf den Magnetdraht einwirken.

Anforderungen für eMobility-Anwendungen
Wickeldrähte für Elektromotoren müssen hervorragende thermische, elektrische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Form des Wickeldrahts ist – abhängig vom Motordesign – entweder rund oder rechteckig. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Hochspannungs- und Hochleistungs­motoren werden immer häufiger Profil- oder Flachdrähte mit höherem Füllfaktor verwendet. 

Runddraht muss einer Hochgeschwindigkeitswicklung standhalten. Da die Wicklung auch Teil­entladungen ausgesetzt sein kann, bietet ELANTAS spezielle korona- und teilentladungsbeständige Isolierlacke. Für Wicklungen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, stehen Polyamidimid- und Polyimid-basierte Lösungen zur Verfügung, die auch mit koronabeständigen Eigenschaften kombinierbar sind.

Für Profil oder Flachdraht hat ELANTAS spezielle Produkte mit herausragenden Eigenschaften entwickelt:

  • Hohe Konformität (Kantenabdeckung)
  • Schichtdicke bis zu 150 µ
  • Koronabeständigkeit
  • Hohe Flexibilität
  • Gute Haftung auf Leiter und Sekundärisolierung

ELANTAS bietet ein umfangreiches Portfolio an Hochleistungs-<s> </s> Drahtlacken, das alle Anforderungen erfüllt. Mit den Primern und selbstschmierenden Lacken von ELANTAS lassen sich weitere Drahtstrukturen realisieren und die Leistung auf ein noch höheres Niveau steigern.

Die folgende Tabelle fasst die weltweit erhältlichen ELAN-drive Produkte von ELANTAS für eMobility-Anwendungen zusammen: 

 *Um die Eigenschaften des Wickeldrahts zu optimieren, werden verschiedene Drahtlacke kombiniert. Polyester- oder Polyamid-basierte Lacke mit Polyamidimid- Deckschicht haften besonders gut und bieten ausgezeichnete dielektrische und thermische Eigenschaften. Der thermische Index einer solchen Kombination liegt bei über 220 °C (EIC und ASTM). 

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Die Erdungsisolierung ist die für jedes elektrische Gerät – auch für den Stator eines Elektromotors – eine besonders kritische Isolierung. In der Regel werden dafür Isolierfolien als Nutauskleidung, Nutverschluss, Keilisolierung oder Phasentrenner verwendet. Die Zuverlässigkeit der Erdungsisolierung ist nicht nur für das Funktionieren, sondern auch für die Sicherheit elektrischer Geräte wichtig. Motorenentwickler können hier aus einer breiten Palette von Produkten wählen, die sich vor allem durch ihre thermischen Eigenschaften unterscheiden.

ELANTAS hat auf Basis seines chemischen Know-hows mit ELAN-film® eine eigene Produktreihe für modernste flexible Isolierstoffe entwickelt.

Vor dem Hintergrund steigender Ansprüche an die Leistungsfähigkeit elektrischer Geräte bringt ELANTAS eine innovative Lösung für flexible Elektroisolierung in gewohnter ELANTAS-Qualität auf den Markt.

ELAN-film® bietet im Vergleich zu herkömmlichen flexiblen Isolierstoffen eine ganze Reihe von Vorteilen.

Produktvorteile:

  • Keine Feuchtigkeitsaufnahme
  • Höhere elektrische Festigkeit, geringere Schichtdicke als Aramidpapier
  • Höhere Teilentladungsfestigkeit
  • Keine verklebte Verbundfolie, dadurch keine Delaminierungsgefahr wie bei Polyester-Aramid-Polyester
  • Hohe Abriebfestigkeit

Verfahrensvorteile:

  • Kein Zeit- und Kostenaufwand für Trocknung (im Gegensatz zu Aramidpapier) 
  • Hochglänzende Folie ohne Reibungsverluste
  • Kein Verstauben der Folie
  • Schnelle Verarbeitung durch hohe Abriebfestigkeit
  • Weniger Materialabfall, da Materialausrichtung nicht beschränkt (MD bis XMD)


In jüngster Zeit sind Teilentladungen bei Niederspannungsmotoren zu einem Problem geworden, insbesondere im Bereich der Elektromobilität. Diese Motoren arbeiten mit variabler Drehzahlregelung (VSD). Dabei wird die Motordrehzahl über hochfrequente Rechteckwellen im Gegensatz zu den üblichen Sinuswellen geregelt. Die Frequenzen liegen oft bei bis zu 20 kHz – normalerweise sind es 50 oder 60 Hz. VSD passen die Drehzahl mittels Wechselrichter an, was große Vorteile bietet, z. B. einen hohen Wirkungsgrad und eine schnelle, präzise Drehzahlregelung.

Wechselrichter können allerdings zu Problemen wie Spannungsüberschwingungen und reflektierten Wellen führen:

  • Spannungsüberschwingungen können unterschiedlich stark ausgeprägt sein, bauen sich aber häufig sehr schnell auf.
  • Reflektierte Wellen sind eine Folge fehlangepasster Impedanz.

Die reflektierte Welle addiert sich mit einer anderen eintreffenden Welle, was zu einer Wellenform führt, die dem Doppelten der erwarteten Spannung entspricht. Da die Anstiegszeit dieser reflektierten Wellen kurz ist, bleibt nicht genügend Zeit, um die Energie auf die Wicklungen des Motors zu verteilen. So entsteht eine hohe Windungsspannung zwischen benachbarten Litzen des Magnetdrahts. Diese Spannungen können Teilentladungen in den Wicklungen des Motors erzeugen.

Eine Teilentladung ist definiert als „eine elektrische Entladung, die den Raum zwischen zwei leitenden Elektroden nicht vollständig überbrückt“. Zu solchen Teilentladungen kann es in Bereichen mit Hohlräumen, Rissen oder Fehlstellen kommen.

Sie führen zu einer Beschädigung des Isoliersystems.

Schutz durch Verguss
ELANTAS bietet ein vollständiges Spektrum an Isoliermitteln, mit denen sich die Lebensdauer von Elektromotoren unter dem Einfluss von Spannungsspitzen oder Teilentladungen verbessern lässt.

Eine Lösung für das Problem der Teilentladung besteht darin, das Eindringen von Luft zu verhindern. Der vollständige Verguss des Motors mit ELAN-tron® MC 62/W363 oder ELAN-tron® MC 622/W363 ist eine gute Möglichkeit, dies zu realisieren.

Schutz mit dem Co-Shield® System
Wenn auf einen vollständigen Verguss verzichtet wird, ist das Co-Shield® System die beste Alternative. Durch die Kombination von Drahtlacken, den oben beschriebenen Imprägnierharzen (gegebenenfalls mit Koronaschutz) und flexiblen Isolierwerkstoffen wie ELAN-Film wird eine hervorragende Teilentladungsfestigkeit erreicht.

Der positive Einfluss von ELANTAS-Drahtlacken auf die Lebensdauer wurde in Impuls-Dauertests nachgewiesen. Hierzu gehören die Produkte Corona Clear und Allotherm CR sowie Tongmid CR.

Bei den Imprägnierharzen hat Corona Protect® 82-80A3 gezeigt, dass es die Lebensdauer von EV-Motoren, insbesondere für Elektrofahrzeuge, verlängert.

ELAN-drive: Batterieprodukte

Gap Filler

Die elektrochemischen Reaktionen in den Batteriezellen von E-Autos sind stark temperaturabhängig. Deshalb ist es wichtig, dass die Batteriezellen im Betrieb innerhalb eines günstigen Temperaturfensters gehalten werden.

Auch die Minimierung von Temperaturunterschieden innerhalb der Module und des Packs ist entscheidend für die Lebensdauer. Unerwünschte Nebenreaktionen in lokalen Hotspots innerhalb des Packs verringern die Zellkapazität und führen dazu, dass auch die Gesamtkapazität nach und nach sinkt. Wichtig ist daher ein gutes Wärmeflussmanagement, beispielsweise durch Gap Filler von ELANTAS auf Silikon- oder Polyurethan-Basis.

Unser Video zeigt, wie es funktioniert:

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Wärmeleitkleber

In eMobility-Anwendungen erfordern die steigenden Anforderungen an das Temperaturmanagement eine Wärmeableitung über Klebefugen.

  • Klebstoffe sind eine bewährte, leichte und wirksame Lösung für die Materialverbindung.
  • Sie müssen eine einwandfreie Haftung und einen effektiven Wärmetransfer gewährleisten.

Anwendungsbeispiele für Wärmeleitkleber sind die Befestigung von Kühlelementen oder Kühlkörpern an der Wärmequelle und die Zellenfixierung.

Für solche Anwendungen empfehlen wir Epoxid- oder Polyurethanprodukte von ELANTAS. Sie sind für die meisten Oberflächen geeignet und können maschinell oder manuell aufgetragen werden.

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Beschichtungen

Akkupacks in Elektrofahrzeugen enthalten verschiedene elektronische oder elektrische Bauteile, die durch Polymerbeschichtungen geschützt werden müssen. ELANTAS verfügt in diesem Bereich über umfassendes chemisches und verfahrenstechnisches Know-how, zum Beispiel:

  • Bei Batteriemanagementsystemen werden die Leiterplatten auf Modul- oder Paketebene häufig mit Polymerharzen unterschiedlicher Dicke beschichtet, um sie vor frühzeitigem Verschleiß zu schützen.
  • Harzbeschichtungen werden auch auf modulverbindenden Stromschienen verwendet. Hier sorgt die Beschichtung für eine perfekte Isolierung der Leiter, um einen sicheren und dauerhaften Einsatz unter Hochspannungsbedingungen zu gewährleisten.

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Dichtungsmittel

Die zu erwartende Lebensdauer einer Fahrzeugbatterie beträgt 15 Jahre. Deshalb müssen das Gehäuse und alle Verbindungsstellen zum Akkupack sicher abgedichtet sein.

  • Dichtungsmittel von ELANTAS schützen die wertvollen Komponenten im Inneren der Batterie vor Feuchtigkeit und Schmutz, die zu Leistungsverlusten führen könnten.
  • In Belastungstests wurde nachgewiesen, dass sie Belastungen durch unterschiedliche Wetterbedingungen und Vibrationen im Fahrzeugbetrieb standhalten.

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ELAN-drive: Batterieanwendungen


Batterien werden in der Elektromobilität als Energiespeicher für Fahrräder, Motorroller, Autos, Schiffe und Flugzeuge eingesetzt. Sie bestehen in der Regel aus sehr vielen Einzelzellen. Durch entsprechende Parallel- und Reihenschaltung dieser Zellen zu Modulen und Packs erhält man die gewünschte Batteriespannung und -leistung.

Heute verwendete Zellformate sind:

  • Zylindrisch
  • Pouch 
  • Prismatisch

Unabhängig von der Geometrie sind folgende Aspekte für alle Zelltypen bei Montage und Einsatz wichtig:

  • Wirksames Temperaturmanagement ist eine zentrale Voraussetzung für dauerhaft konstante Batterieleistung. Wärmeleitstoffe gewährleisten einen effektiven Wärmefluss.
  • Die Zellengehäuse müssen elektrisch isoliert sein. Deshalb wird häufig zusätzlich eine dünne Schicht Isolierlack aufgetragen. 
  • Zur Fixierung der Zellen untereinander oder am Rahmen dienen Klebstoffe.

Kriterien für die Auswahl und Haltbarkeit von Polymerwerkstoffen 

Um die genannten Herausforderungen bei der Zellmontage zu meistern, werden verschiedene Polymerwerkstoffe verwendet. Bei der Auswahl sind die örtlichen Anwendungsmöglichkeiten und die gewünschten Eigenschaften zu berücksichtigen.

Bei der Endmontage spielt die Haltbarkeit eine wichtige Rolle:

  • Endnutzer erwarten eine möglichst stabile Leistungsabgabe während des Fahrens und

schnelles Aufladen über die gesamte Lebensdauer der Batterie.

  • Die Polymerharze müssen daher gegenüber unterschiedlichen Stressfaktoren wie Vibration, Temperatur und Feuchtigkeit über einen langen Zeitraum stabil bleiben. 

ELANTAS bietet eine breite Palette von Polymerharzen, die alle Anwendungs- und Endprodukt-Anforderungen erfüllen.

Füllstoffe

Vergussisoliermassen

Wärmeleitfette

Wärmeleitkleber


Ein Batteriemodul besteht aus miteinander verbundenen Zellen und ist ein modularer Baustein des Akkupacks, der aus sechs, acht oder mehr Modulen bestehen kann. Je nach Größe und Leistungsbedarf des E-Fahrzeugs lassen sich mehr oder weniger Module in das Paket integrieren.

Auch hier ist ein gutes Temperaturmanagement sehr wichtig. 
Die einzelnen Module sind auf einer Grundplatte montiert, die durch Kühlmittel temperiert wird.

Ein guter Wärmetransfer zwischen den Modulen und der Grund- oder Kühlplatte muss gewährleistet sein. Dies lässt sich mit einem ELANTAS Gap Filler erreichen:

  • Gap Filler füllen den kleinen Spalt zwischen dem Modul und der Platte und verdrängen die als Wärmeisolator wirkende Luft.
  • Gleichzeitig gleicht die Flexibilität des Gap Fillers Unebenheiten in der Struktur aus.
  • Während der gesamten Nutzungsdauer muss ein guter Kontakt zwischen der Unterseite des Moduls und der Kühlplatte gewährleistet sein. Vibrationen und Temperaturschwankungen während des Betriebs dürfen die Haftkraft des Gap Fillers nicht beeinträchtigen.

Wärmeleitstoffe (Thermal Interface Material, TIM)

Gap Filler

Gießharze

Wärmeleitfette

Wärmeleitkleber


Elektronische Geräte analysieren kontinuierlich die wichtigsten Betriebsparameter der Batterie.
Dazu gehört die Temperaturüberwachung der Module und auch der einzelnen Zellen. Während des Ladens müssen Spannung und Stromfluss überwacht werden, damit sichergestellt ist, dass sich der Akku immer im optimalen Betriebszustand befindet.

Überwachung und Steuerung erfolgen mit Hilfe zahlreicher Sensoren und einem oder mehreren Batteriemanagementsystemen.

Schutz der empfindlichen Batteriesteuerelektronik 

Die elektronischen Komponenten sind in das Gehäuse des Akkupacks integriert und müssen wie jede empfindliche Elektronik geschützt werden vor:

  • Vibrationsschäden
  • Feuchtigkeit
  • Übermäßiger Hitzeeinwirkung 

ELANTAS verfügt über jahrzehntelange Erfahrung im Schutz empfindlicher Steuerelektronik. Das Angebot umfasst Produkte auf unterschiedlicher chemischer Basis und reicht in Bezug auf die Dicke von

  • sehr dünn aufgetragenen Schutzlacken über 
  • Dickschichtlacke bis zum
  • Verguss von Komponenten.

Die Aushärtung der Polymerbeschichtung kann erfolgen durch:

  • UV-Licht
  • Thermisch und/oder durch Luftfeuchtigkeit

Die Aushärtungsreaktionen folgen unterschiedlichen Wirkmechanismen und können an die Bedürfnisse unserer Kunden angepasst werden.

Schutzlacke (Conformal Coatings)

Klebstoffe

 


Jedes montierte Zellsystem benötigt ein Gehäuse zum Schutz vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder Schmutz sowie zur sicheren Handhabung und zum Transport.

In Elektroautos bestehen die Batteriegehäuse häufig aus einer Aluminiumwanne mit Deckel, mitunter auch aus einem anderen, leichteren Kunststoff wie SMC oder GFC. Andere Elektrofahrzeuge – E-Bikes, E-Roller, Boote oder Flugzeuge – benötigen Gehäuse, die an die jeweiligen Einsatzbedingungen und das Gewicht der Batterie angepasst sind.

Elektrische Anschlüsse oder Kühlflüssigkeiten werden durch die Gehäusewand oder den Deckel geführt. Neben der Abdichtung des Deckels müssen alle Durchführungen vollständig und dauerhaft vor dem Eindringen von Feuchtigkeit / Wasser geschützt werden.

Gleichzeitig muss das Dichtungsmittel die Vibrationsbelastung im Betrieb und die temperaturbedingte Ausdehnung des Grundmaterials unbeschadet überstehen.

ELANTAS bietet folgende Vorteile:

  • Dichtstoffe auf unterschiedlicher chemischer Grundlage für zahlreiche Trägermaterialien und Anforderungen.
  • Klebstoffe mit abdichtender Wirkung, um die strukturelle Stabilität zu erhöhen und Gewicht zu sparen.
  • ELANTAS-Produkte sind sowohl für die Anwendung mit automatischen Dosiergeräten als auch für manuelles Auftragen aus Kartuschen erhältlich.

Abdichtende Klebstoffe


 

ELAN-drive: Produkte für die Ladeinfrastruktur

Wärmeleitstoffe 

Während des Ladevorgangs eines Elektrofahrzeugs entstehen hohe Temperaturen, die reguliert werden müssen, da sie sich negativ auf die Leistung und Lebensdauer der Komponenten auswirken.

Wärmeleitstoffe sind hier das Mittel der Wahl, weil sie

  • wirksam Wärme ableiten und
  • das Wärmemanagement in der Ladeinfrastruktur unterstützen.

Hoch gefüllte, aber dennoch niedrig viskose Vergussmassen werden zum Schutz von Komponenten wie Wechselrichtern oder Wandlern in der Ladeinfrastruktur verwendet.

Sie bieten folgende Vorteile:

  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Selbstnivellierung
  • Hohlraumfreie Füllung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Hohe chemische Beständigkeit
  • Gute thermische Eigenschaften

Gap Filler, die höher viskos und thixotrop ausgelegt sind, werden in Bereichen verwendet, in denen kein Materialfluss erforderlich ist. Sie bieten folgende Vorteile:

  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Raupenauftrag 
  • Einfache Dosierung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Hohe chemische Beständigkeit
  • Gute thermische Eigenschaften

Das Material lässt sich mit massenfertigungsüblichen Anlagen leicht verarbeiten. Die Produktreihe ELAN-tim von ELANTAS umfasst Rezepturen für unterschiedliche Anwendungsprofile.

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Gießharze

Gießharze sind weniger wärmleitfähig. Sie werden daher dort eingesetzt, wo das Wärmemanagement nicht im Vordergrund steht, und bieten folgende Vorteile:

  • Durch ihre geringere Viskosität lassen sie sich mit produktionsüblichen Geräten dosieren.
  • Sie schützen Komponenten wie Wandler oder Wechselrichter vor Feuchtigkeit, Chemikalien, mechanischer Stoßbelastung und Vibrationen und bieten gleichzeitig elektrische Isolierung.

ELANTAS verfügt über ein breites Spektrum von Produkten auf unterschiedlicher chemischer Basis, die für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind. Alle Produkte zeichnen sich aus durch:

  • Gutes Fließverhalten für hohlraumfreie Verfüllung
  • Selbstnivellierung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Hohe chemische Beständigkeit
  • Gute thermische Eigenschaften

Sie lassen sich mit massenfertigungsüblichen Anlagen leicht verarbeiten.

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Schutzlacke

Schutzlacke werden zum Schutz von Leiterplatten (PCB) in einem dünnen Film aufgetragen. Sie gewährleisten die sichere und zuverlässige Leistung elektronischer Bauteile überall dort, wo eine Steuereinheit in der Ladeinfrastruktur erforderlich ist.

  • Die Platte wird geschützt gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Chemikalien und Staub.
  • Darüber hinaus bieten Schutzlacke hervorragende elektrische Eigenschaften und tragen zur Isolierung der Leiterplatten bei.
  • Sie lassen sich auf produktionsüblichen Anlagen leicht verarbeiten.

Je nach Anforderungsprofil können Sie bei ELANTAS unter verschiedenen Rezepturen und Aushärtungsverfahren wählen.

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ELAN-drive: Ladeinfrastruktur-Anwendungen


An Gleichstrom-Ladestationen lassen sich Elektrofahrzeuge am schnellsten aufladen. Sie bieten das, was sich der Fahrer wünscht: Kurze Ladezyklen, so dass lange Strecken mit kurzen Ladestopps gefahren werden können. Dazu muss der Wechselstrom aus dem Netz zunächst in Gleichstrom umgewandelt werden. Da während des Ladevorgangs hohe Temperaturen entstehen, ist ein effizientes Wärmemanagement wichtig, um eine sichere und zuverlässige Performance aller Komponenten zu gewährleisten. 

Die ELAN-tim® Wärmeleitstoffe können das Wärmemanagement wirkungsvoll unterstützen. Sie sind als Gap Filler und als Gießharze erhältlich und können aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und Funktionalität zur Verkapselung der Komponenten verwendet werden.


Die vom AC/DC-Wandler bereitgestellte konstante DC-Spannung wird vom DC/DC-Wandler in der Ladestation auf die für das jeweilige Fahrzeuge benötigte Spannungshöhe umgewandelt. Um einen schnellen Ladevorgang zu gewährleisten, ist die Energiedichte hoch – und damit auch die Wärmeentwicklung. Wärmemanagement ist daher für eine sichere und zuverlässige Performance unverzichtbar. 

Mit Gießharzen aus der Produktreihe ELAN-tim® lässt sich auch das Temperatur­management in den Wandlern unterstützen. Die Produkte haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit und führen die Wärme rasch von den empfindlichen Bauteilen ab.


Ohne Steuereinheiten kann eine Ladeinfrastruktur nicht funktionieren. Sie sorgen dafür, dass die Ladestation reibungslos und zuverlässig funktioniert. Die Leiterplatten in ihrem Inneren müssen isoliert und gegen Umwelteinflüsse wie z. B. Feuchtigkeit geschützt werden. 

Dazu werden Schutzlacke auf die Leiterplatten aufgetragen. Unter den Markennamen Bectron, CONAP und Conathane bietet ELANTAS Conformal Coatings an, die seit Jahrzehnten in der Automobilindustrie eingesetzt werden.

ELAN-drive: Produkte für die Leistungselektronik

Wärmeleitstoffe

Wärmeleitstoffe sind hoch gefüllte Materialien, die für die Wärmeableitung optimiert sind und das Temperaturmanagement der Leistungselektronik unterstützen.

ELANTAS bietet Gießharze auf unterschiedlicher chemischer Basis mit hervorragenden Eigenschaften:

  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Geringe Viskosität für rasche Selbstnivellierung und hohlraumfreie Verfüllung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Thermische Stabilität je nach Rezeptur
  • Chemische Beständigkeit je nach Rezeptur

Sie können in eMobility-Anwendungen eingesetzt werden für:

  • Wandler
  • Wechselrichter
  • Onboard-Ladegeräte
  • Weitere Komponenten des Antriebsstrangs

Für Bereiche, in denen das Material in Raupen aufgetragen werden muss, sind außerdem verschiedene Gap Filler erhältlich. Sie bieten folgende Vorteile:

  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Thixotropes Fließverhalten – keine Selbstnivellierung
  • Einfache Dosierung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Thermische Stabilität je nach gewählter Rezeptur
  • Chemische Beständigkeit je nach gewählter Rezeptur

Unter dem Markennamen ELAN-tim bietet ELANTAS eine große Bandbreite an Produkten auf unterschiedlicher chemischer Basis und mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit an. Alle Materialien können mit handelsüblichen, in der Produktion verwendeten Dosiergeräten aufgetragen werden.

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Gießharze

Neben Wärmeleitstoffen werden zum Schutz der Leistungselektronik auch Gießharze verwendet.

  • Sie schützen Hoch- und Niederspannungswandler oder DC/DC-Wandler vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Chemikalien sowie
  • gegen mechanische Stoßbelastungen oder Vibrationen.
  • Darüber hinaus bieten sie hervorragende Isoliereigenschaften.

Die Materialien lassen sich aufgrund ihrer geringen Viskosität leicht auf produktionsüblichen Standardanlagen verarbeiten. Je nach Anwendungsprofil stehen verschiedene Rezepturen zur Auswahl. Alle Produkte zeichnen sich aus durch:

  • Selbstnivellierung aufgrund guter Fließeigenschaften
  • Hohlraumfreie Verfüllung
  • Ausgezeichnete elektrische Eigenschaften
  • Thermische Stabilität je nach gewählter Rezeptur
  • Chemische Beständigkeit je nach gewählter Rezeptur

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Schutzlacke

Schutzlacke sind der Stand der Technik für den Schutz von Leiterplatten (PCB) und werden in einem dünnen Film aufgetragen.

  • Sie schützen die Leiterplatte vor Umwelteinflüssen wie Staub, Feuchtigkeit und Chemikalien.
  • Schutzlacke wirken als elektrische Isolatoren und gewährleisten die zuverlässige Funktion von Steuereinheiten in der Leistungselektronik oder anderen elektronischen Fahrzeugteilen.
  • Sie lassen sich einfach mit massenproduktionsüblichen Dosiergeräten aufbringen.

ELANTAS bietet Schutzlacke je nach Anforderungsprofil auf unterschiedlicher chemischer Basis und mit unterschiedlichen Aushärtungsverfahren an. Sie lassen sich mit massenproduktionsüblichen Dosiergeräten einfach aufbringen. 

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ELAN-drive: Leistungselektronik-Anwendungen


Jeder Antriebsstrang enthält einen Wechselrichter, der den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom für den Motorbetrieb umwandelt. Der Wechselrichter ist entscheidend für die Leistung des Motors und hat Einfluss auf das Fahrverhalten. Bei der Stromumwandlung entsteht Wärme, die sich negativ auf die Leistung und Lebensdauer des Wechselrichters auswirken kann. 

ELANTAS bietet in der Produktreihe ELAN-tim wärmeleitende Gießharze an, die das aktive Wärmemanagement im Wechselrichter unterstützen.

Im Wechselrichter ist eine Leiterplatte verbaut, die als Steuereinheit dient.

Zum Schutz der Leiterplatte vor Umwelteinflüssen und zur Isolierung bietet ELANTAS eine breite Palette von Schutzlacken.


Die Hochvolt-Batterie versorgt den Motor und die anderen Systeme des Fahrzeugs mit Strom. Bestimmte Komponenten, zum Beispiel die Entertainment- oder Sicherheitssysteme, sind jedoch für niedrigere Spannungen ausgelegt.

In diesem Fall wird die Spannungshöhe durch einen DC/DC-Wandler entsprechend verändert.

Durch den Umwandlungsprozess entsteht Wärme, die von den empfindlichen Komponenten abgeleitet werden muss, da eine Überhitzung zu Ausfall und verkürzter Lebensdauer führen kann.

Die Produktreihe ELAN-tim® von ELANTAS umfasst Wärmeleitstoffe wie thixotrope Gap Filler und fließfähige Vergussmassen, die zur Optimierung des Wärmemanagements im Antriebsstrang beitragen. Sie lassen sich mit produktionsüblichen Standardanlagen einfach verarbeiten. 


Onboard-Ladegeräte sind in den meisten Elektrofahrzeugen (EV und HEV) vorhanden und ermöglichen das Aufladen des Fahrzeugs mit Wechselstrom zu Hause oder an AC-Ladestationen. Das Ladegerät enthält einen Wechselrichter und einen Wandler, mit denen der Eingangswechselstrom in die für die Batterie erforderliche Spannungshöhe und Stromstärke umgewandelt werden kann. Während des Ladevorgangs entsteht in den Bauteilen Wärme, die abgeführt werden muss, weil Überhitzung die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Bauteile beeinträchtigt.

Dafür können Wärmeleitstoffe wie die Gießharze aus der Produktreihe ELAN-tim® verwendet werden, die nicht nur isolieren, sondern auch Wärme aus den Bauteilen ableiten. Die Leiterplatte der Steuereinheit im Ladegerät muss ebenfalls mithilfe eines Schutzlacks isoliert werden, um ihre zuverlässige Funktion sicherzustellen. 

Alle Materialien können mit produktionsüblichen Standardanlagen verarbeitet werden.

 


Steuereinheiten sind im gesamten Antriebsstrang vorhanden. Die Leiterplatten in ihrem Inneren steuern alle Prozesse und sorgen dafür, dass das Fahrzeug sicher und zuverlässig funktioniert. Zum Schutz der Leiterplatten vor Staub, Feuchtigkeit und Chemikalien werden in der Automobilbranche sehr häufig sogenannte Conformal Coatings verwendet. Diese Schutzlacke isolieren die Leiterplatten und verlängern damit die Lebensdauer. 

ELANTAS bietet diese Lacke auf unterschiedlicher chemischer Basis an. Die Marken Bectron, CONAP und Conathane werden seit Jahrzehnten in der Automobilindustrie eingesetzt. Sie lassen sich einfach mit Standarddosiergeräten für die Massenfertigung aufbringen. 

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