Schunk Carbon Technology

Kohlenstoff- und Glasfaserverstärkte Armierungshülsen für Hochleistungselektromotoren

schunk-carbontechnology.com

¬ Anwendungstemperatur <180 °C

¬ Zugfestigkeiten bis 2200 MPa (Standardmaterial)

¬ Thermischer Ausdehnungskoeffizient in Faserrichtung ca. 0,2*10-6/K

¬ Geringe Vorspannkraftverluste bei Betriebstemperatur

¬ Geringe Wirbelstromverluste

¬ Wandstärken im Bereich 0,3 mm bis über 12 mm erprobt

¬ Produktspezifische Anpassung nach technischer Absprache - optimale Lösungen für Ihre Anforderungen

Armierungshülsen als Rotorbandagen für Selbsterregte- und Permanentmagnetmotoren

Typische in Serienproduktion erreichte Toleranzen*:

¬ Innendurchmesser:

• hohe Präzision ohne Innenbearbeitung

• ±0,02 mm bis 60 mm

• ±0,03 mm von 60 bis 100 mm

• ±0,04 mm bis 200 mm

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KOHLENSTOFF- UND GLASFASERVERSTÄRKTE ARMIERUNGSHÜLSEN

Darstellung der anteiligen elektromagnetischen Verluste, Abgabeleistungen und Wirkungsgrade bei Nenndrehzahl für

unterschiedliche Armierungsausführungen / 10kW PM BLDC motor, Stromdichte J =7 A/mm² (fs = 2 kHz)

Dank ihrer Eigenschaften wie einer höheren Festigkeit und einer geringeren Dichte bieten faserverstärkte Polymer-

armierungshülsen viele Vorteile gegenüber Hülsen aus Edelstahl. So gibt es keine Maßänderungen in Umfangsrichtung mit

zunehmender Temperatur, da der thermische Ausdehnungskoeffizient praktisch Null beträgt. Die Bandagen können dünner

gestaltet und so die Aufweitung des Rotors durch Fliehkräfte und Temperatur begrenzt werden. Ein geringerer Luftspalt

zwischen Rotor und Stator gestattet eine kompaktere Bauweise und reduziert die Geräuschentwicklung des Antriebes. Dieser

Luftspalt und das wenig leitfähige bzw. isolierende Material der Faserverbundwerkstoffe reduzieren bzw. eliminieren elektro-

magnetische Verluste wie z.B. induzierte Wirbelströme. Dadurch können die Wirkungsgrade solcher Motoren erhöht werden.

Die geringe Materialdichte und die hohe Präzision der Bauteilausführung führen zur Reduzierung der Massenträgheit und

einem verbesserten Wuchtverhalten.

¬ Außendurchmesser:

• ±0,2 mm ohne Bearbeitung

• ±0,025 mm durch Schleifen

¬ Koaxialität:

• ca. 0,015 mm (minimaler Wuchtaufwand des Rotors)

Herstellung im Faserwickelverfahren

¬ Fasern mit Kunstharzmatrix tränken

¬ auf rotierenden Wickelkern ablegen,

CNC gesteuert (frei wählbarer Winkel Lage

nach Lage)

¬ optionaler Oberflächenschutz (z.B. Abreis-

gewebe oder Schrumpfband)

¬ bewickelten Wickelkern im Trockenschrank

rotierend aushärten

¬ nach Aushärten gewickeltes Rohr vom

Wickelkern abziehen

¬ mechanische Endbearbeitung zu

Armierungshülsen

Elektro-band

Kohlen-stoffstahl

Aluminium-legierung GF 411** CF 411**

Material Metall Metall Metall GFK CFK

Matrix Epoxidharz Epoxidharz

Max. Anwendungstemperatur (trocken) bis zu 180° C bis zu 180° C

Umfangsgeschwindigkeit (m/s) >100 >300

Wirbelstromverluste hoch hoch hoch keine gering

Dichte (g/cm³) 7,65 7,65 2,7 1,9 1,55

Zugfestigkeit (//, MPa) 510 1.400 530 1.200 2.200

E-Modul (Zug, GPa) 210 210 70 45 135

Thermischer Ausdehnungskoeffizient (//, ⊥, MPa RT-180° C,

1e-6/K) 12 - 14 11-17 21 - 24 8/35 <0,2/30

Elektrische Leitfähigkeit (S*m-1) 1.250.000 0 33.000

** Bestimmung an UD-Laminaten mit einem Faservolumengehalt von 60 %.

Gemessen durch University of Defense Technology Changsha, China.

Armierungswerkstoff Pin (kW) T2 (Nm) n (r/min) Pout (kW) (%)

Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

2,825 1,05 15.271 1,679 59,43

6,007 3,128 14.827 4,856 80,84

8,829 5,009 14.471 7,59 85,96

11,78 7,052 14.108 10,41 88,37

Edelstahl

2,885 1,024 15.038 1,608 55,74

5,992 3,309 14.641 4,672 77,97

9,073 5,051 14.294 7,579 83,53

12,13 7,051 13.952 10,29 84,81

Typische Materialeigenschaften

Unsere Hülsen werden in modernen Motorsystemen zur Befestigung und Absicherung rotierender Baugruppen eingesetzt. Dadurch können Wirbelstromverluste minimiert werden. Bei diesen hoch zugfesten, glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärk-ten, gewickelten Bauteilen können wir dank unserer hohen Fertigungspräzision kleinste Wandstärken erzielen. Auch als Spaltrohre und Kühlmäntel finden unsere Hülsen Anwendung. Für Sonderanwendungengen wie Flywheels sind zudem große Wandstärken über 10 mm realisierbar.

* Die Toleranzen für das kundenspezifische Serienprodukt sind von der Spezifikation und Bemusterung abhängig.

Ihre wichtigsten Vorteile auf einen Blick:

Schunk Carbon Technology

Rodheimer Straße 59

35452 Heuchelheim ¬ Deutschland

Tel +49 641 608 0

Fax +49 641 608 1223

Email division-carbontechnology@schunk-group.com

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Wir sind Carbon TechnologySchunk Carbon Technology ist weltweit führend in der Entwicklung, Fertigung und Anwendung von Carbon- und Keramiklösungen. Wie kein anderer vereint Schunk Carbon Technology dabei Innovationskraft und technologisches Know-how mit außergewöhnlicher Serviceorientierung zu einem einzigartigen Leistungsspektrum.

Mit seinem hochspezialisiertem Technologieportfolio aus Mechanical Carbon, Electrical

Carbon, High Temperature Applications und Technical Ceramics bietet Schunk Carbon

Technology perfekt auf die vielfältigen industriellen Anwendungsbereiche abgestimmte Lö-

sungen. Sie finden uns in Millionen von Kraftfahrzeugen, Elektrowerkzeugen und Haushalts-

geräten, in der Bahn- und Luftfahrttechnik, in Prozessen zur Wärmebehandlung sowie in der

Solar- und Windenergie, der Medizintechnik und in der Halbleiterindustrie.

In seinem Geschäftsbereich High Temperature Applications verbindet Schunk Carbon Tech-

nology seine umfassende Werkstoffkompetenz in der Kohlenstofftechnik mit fundierten

Anwendungs-Know-how in thermischen Prozessen. Neben Graphiten entwickeln und produ-

zieren wir Komponenten aus kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoffen (CFC). Führend im

Bereich der Reinigung und Beschichtung (SiC, Pyrokohlenstoff) von Graphiten und CFC, kön-

nen wir für die Wärmebehandlung, Glasverarbeitung, Halbleiter- und Solarzellenfertigung bis

hin zur Analysetechnik außerordentlich reine und hochbeständige Komponenten liefern.

Eine Division der Schunk Group.

Schunk Carbon Technology ist eine Division der Schunk-Group, die als global operierender

Technologiekonzern mit über 8000 Mitarbeitern in 29 Ländern maßgeschneiderte Hightech-

Lösungen in den Bereichen Kohlenstoff- und Keramiktechnik, Umweltsimulation, Klimatech-

nik, Sintermetall und Ultraschallschweißen entwickelt.

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