15. Januar 2025

Vetroferrite: Motoren und Generatoren mehr Effizienz verleihen

Themen: Faserverbundwerkstoffe, Vetroferrite

Vetroferrite ist ein weichmagnetisches Verbundmaterial, das die einzigartigen Eigenschaften von Glasgewebe und Ferritpartikeln, eingebettet in eine Epoxidharzmatrix, vereint. Dieses innovative Material bietet eine Kombination aus elektrischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften und eignet sich daher perfekt für magnetische Nutverschlusskeile zur Steigerung der Effizienz von Motoren und Generatoren in Niederspannungs- und Hochspannungsanwendungen. Die anvisierten Märkte sind Industriegeneratoren für unter anderem Wind- und Wasserkraftanlagen, Industriemotoren für Pumpen, Lüfter und Kompressoren sowie Elektromotoren für die E-Mobilität.

Zusammensetzung und Struktur

Vetroferrite besteht aus drei Hauptbestandteilen:

  1. Glasgewebe: Das Glasgewebe dient als strukturelle Stütze für das Verbundmaterial. Es verbessert die mechanischen Eigenschaften von Vetroferrite und sorgt für Festig- und Steifigkeit, während das Material gleichzeitig seine geringe Dichte beibehält.
  2. Ferrit-Partikel: Die Einbindung von Ferritpartikeln ist entscheidend, um dem Verbundwerkstoff magnetische Eigenschaften zu verleihen. Diese Partikel ermöglichen es Vetroferrite, ein weichmagnetisches Verhalten zu geben, was für Anwendungen, die eine effiziente magnetische Performance erfordern, unerlässlich ist.
  3. Epoxidharz: Das Epoxidharz fungiert als bindende Matrix, die das Glasgewebe und die Ferritpartikel zusammenhält. Es sorgt nicht nur für die Haftung, sondern trägt auch zur elektrischen Leistung und chemischen Beständigkeit des Verbundwerkstoffs bei.

Eigenschaften

Vetroferrite weist eine Kombination von Eigenschaften auf, die es in verschiedenen Anwendungsbereichen unverzichtbar macht:

Magnetische Eigenschaften

Vetroferrite hat eine hohe magnetische Permeabilität, die es ihm ermöglicht, Magnetfelder zu verstärken. Außerdem wird das Material erst bei sehr hohem magnetischem Fluss gesättigt, was wiederum die Effizienz von Generatoren und Motoren bis an die Grenzen ihres Betriebsfeldes verbessert. Seine niedrige Koerzitivfeldstärke bedeutet, dass es leicht magnetisiert und entmagnetisiert werden kann, wodurch es sich für Anwendungen eignet, bei denen eine schnelle Änderung des magnetischen Zustands erforderlich ist, z. B. bei Motoren und Generatoren mit einer hohen Umdrehungszahl.

Elektrische Eigenschaften

Die elektrische Leitfähigkeit von Vetroferrite ist moderat, was dazu beiträgt, Wirbelstromverluste bei Verwendung in alternierenden Magnetfeldern zu reduzieren. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen wie großen Industriegeneratoren, bei denen die Minimierung des Energieverlusts für die Effizienz entscheidend ist. Aber auch bei Elektromotoren jeder Größe rückt die Effizienz immer mehr in den Fokus.

Mechanische Eigenschaften

Vetroferrite besitzt eine hervorragende Zug- und Biegefestigkeit, sodass es mechanischen Belastungen standhält, ohne sich zu verformen oder zu brechen. Die Belastungen bei der Montage von Nutverschlusskeilen von Generatoren und Motoren können hoch sein. Daher verleiht das Glasgewebe in Vetroferrite die notwendige Festig- und Steifigkeit, um Montage und Betrieb ohne Beschädigung zu überstehen.

Thermische Eigenschaften

Vetroferrite hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, was bedeutet, dass es bei Temperaturschwankungen nur minimale Größenänderungen erfährt. Diese Eigenschaft ist wichtig, um die Leistung im Einsatz bei wechselnden Temperaturen aufrechtzuerhalten. Das Material ist in Klasse F und Klasse H erhältlich und eignet sich daher perfekt für die meisten Generatoren und Motoren dieser NEMA-Temperaturklassen.

Anwendungen

Magnetische Nutverschlusskeile aus Vetroferrite wird in verschiedenen Industriezweigen:

  1. Generatoren für die Stromerzeugung: Große Generatoren in Kraftwerken haben nur einen Zweck: Strom so effizient wie möglich zu erzeugen. Hier kommt Vetroferrite ins Spiel. Denn es verbessert die Effizienz des Generators, indem es das Magnetfeld des Stators homogenisiert und damit verbessert.
  2. Industrielle Elektromotoren: In der Industrie gibt es viele leistungsstarke Elektromotoren. Die meisten dieser Maschinen sind rund um die Uhr im Einsatz und werden nur zur Wartung abgeschaltet. Daher ist es wichtig, dass diese Motoren so effizient wie möglich laufen. Vetroferrite Nutverschlusskeile helfen diesen Motoren, genau das zu erreichen. Darüber hinaus werden für diesen stark regulierten Markt von den entsprechenden Behörden immer strengere Effizienzziele festgelegt. Magnetische Nutverschlusskeile helfen dabei, hohe Effizienzklassen wie IE4 und die geplante IE5 gemäß IEC 60034 zu erreichen.
  3. E-Mobilität: Vetroferrite Nutverschlusskeile werden aus dem gleichen Grund, aber mit einem ganz anderen Effekt, auch in Mobilitätsanwendungen eingesetzt. Der erhöhte Wirkungsgrad von Elektromotoren, die für die E-Mobilität verwendet werden, wie z.B. permanentmagnetische Synchronmotoren (PMSM) oder Asynchronmotoren (ASM), spart nicht nur Geld für das Aufladen des Fahrzeugs, sondern erhöht auch die Reichweite.

Herstellungsprozess

Die Herstellung von magnetischen Nutverschlusskeilen aus Vetroferrite umfasst mehrere wichtige Schritte:

  1. Herstellung der Harzmischung: Ferritpartikel werden mit Epoxidharz und weiteren Zusätzen wie Härtern und Katalysatoren gemischt. Diese flüssige Mischung wird zur Imprägnierung des Glasgewebes verwendet.
  2. Imprägnierung des Glasgewebes: Die Glasgeweberollen werden dann mit dem Ferrit-Epoxid-Gemisch imprägniert, wobei eine gleichmäßige Verteilung der Materialien im gesamten Gewebe und eine vollständige Benetzung der Fasern gewährleistet wird. Die Imprägnierung erfolgt im Tauchverfahren, anschließend wird das imprägnierte Gewebe zu einem Prepreg teilgehärtet. Das Material ist dann in einem so genannten B-Stage.
  3. Schichtung und Stapelung: Nach der Imprägnierung wird das Glasgewebe auf die Größe der Presse zugeschnitten und gestapelt, um eine mehrschichtige Struktur zu bilden, die die mechanische Festigkeit erhöht.
  4. Pressen: Die gestapelten Schichten werden unter kontrollierten Temperatur- und Druckbedingungen in einer Presse mit mehreren Öffnungen ausgehärtet, um eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen den Komponenten zu gewährleisten und die gewünschten Materialeigenschaften zu erzielen.
  5. Herstellung des endgültigen Bauteils: Nach dem Aushärten wird der Verbundwerkstoff zugeschnitten und so bearbeitet, dass er die für die verschiedenen Anwendungen erforderlichen spezifischen Abmessungen aufweist. Dieser Prozess kann je nach Dicke und Geometrie entweder durch konventionelles Fräsen oder durch Stanzen erfolgen.

Vorteile

Vetroferrite bietet mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien:

  1. Kombination von magnetischen Eigenschaften mit struktureller Integrität: Die Integration von Ferriten mit Glasgewebe bietet ein einzigartiges Gleichgewicht zwischen starker mechanischer Leistung und effektivem magnetischem Verhalten.
  2. Ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Formbarkeit: Das Material lässt sich leicht in komplexe Formen bringen, ohne seine Integrität zu beeinträchtigen, was vielfältige Designmöglichkeiten eröffnet.
  3. Im Vergleich zu anderen weichmagnetischen Verbundwerkstoffen weist Vetroferrite die beste Kombination aus mechanischer Festigkeit, hoher magnetischer Permeabilität und einer hohen Glasübergangstemperatur auf – und eignet sich damit perfekt für Anwendungen mit hohen Anforderungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Vetroferrite einen bedeutenden Fortschritt bei weichmagnetischen Verbundwerkstoffen darstellt und eine einzigartige Kombination von Eigenschaften bietet, die es für verschiedene Anwendungen und Märkte wertvoll macht. Im Zuge der weiteren Entwicklung zur Verbesserung seiner Eigenschaften und zur Erweiterung seines Einsatzspektrums können wir weitere Innovationen aus diesem vielseitigen Material erwarten.

FAQ

F: Wodurch hebt sich Vetroferrite von anderen weichmagnetischen Verbundwerkstoffen ab?

A: Vetroferrite hebt sich von anderen weichmagnetischen Verbundwerkstoffen durch seine einzigartige Kombination von Eigenschaften ab:

  1. Hohe magnetische Permeabilität in Verbindung mit ausgezeichneter mechanischer und thermischer Stabilität, wodurch es sich ideal für Anwendungen eignet, die sowohl magnetische Leistung als auch strukturelle Integrität erfordern.
  2. Integration einer Glasgewebeverstärkung, die die mechanische Festigkeit erhöht und im Vergleich zu herkömmlichen weichmagnetischen Werkstoffen eine bessere Dimensionsstabilität bietet.
  3. Erhältlich in den Temperaturklassen F und H, die eine gute thermische Beständigkeit bis zu 180°C aufweisen, was für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen unverzichtbar ist.
  4. Fähigkeit zur Herstellung komplexer Formen und Größen dank der Laminatstruktur auf der Basis von Glasgewebe und Epoxidharz.
  5. Potenzial für geringere Wirbelstromverluste aufgrund seiner hochohmigen Struktur, was zu einer verbesserten Effizienz bei Hochfrequenzanwendungen führt.

Diese Eigenschaften machen Vetroferrite zu einer vielseitigen und leistungsstarken Option für verschiedene industrielle und elektrische Anwendungen, insbesondere dort, wo eine Kombination aus magnetischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften erforderlich ist.

 

F: Welche Branchen verwenden Vetroferrite hauptsächlich?

A: Vetroferrite wird hauptsächlich in den folgenden Branchen verwendet:

  1. Industrielle Generatoren, insbesondere für Anwendungen, die eine hohe magnetische Permeabilität in Kombination mit mechanischer und thermischer Stabilität erfordern.
  2. Elektrische Motoren, insbesondere für Anwendungen mit hoher Betriebszeit sind die Magnetkeile am effizientesten. Aber auch für Motoren mit häufigen Ein- und Ausschaltvorgängen ist der hohe Effizienzgewinn gerade im Teillastbereich vorteilhaft.
  3. Elektromobilität, bei der eine gesteigerte Effizienz eine größere Reichweite der Fahrzeuge ermöglicht.

Die einzigartige Kombination aus magnetischer Permeabilität, mechanischer Festigkeit und thermischer Stabilität von Vetroferrite macht es in diesen Branchen besonders wertvoll.

 

F: Wie trägt Vetroferrite zur Effizienz von Elektromotoren bei?

A: Vetroferrite trägt auf mehrere Arten zur Effizienz von Elektromotoren bei:

  1. Die hohe magnetische Permeabilität des Materials ermöglicht eine bessere Kanalisierung magnetischer Felder, was für eine effiziente Energieumwandlung in Elektromotoren und Generatoren entscheidend ist. Diese Eigenschaft trägt zur Reduzierung von Energieverlusten bei und verbessert die Gesamteffizienz.
  2. Die erhöhte Effizienz bedeutet weniger Verluste in der Maschine. Dies führt wiederum zu einer geringeren Wärmeentwicklung. Daher sinkt mit magnetischen Nutkeilen aus Vetroferrite die Temperatur des Motors. Dies wirkt sich positiv auf Wartungsintervalle, allgemeinen Verschleiß und die Gesamtlebensdauer des Motors aus.
  3. Vetroferrite hat einen hohen elektrischen Widerstand. Magnetische Nutverschlusskeile aus Vetroferrite reduzieren die Wirbelstromverluste im Vergleich zu anderen Optionen mit hoher magnetischer Permeabilität. Diese Eigenschaft führt zu einer verbesserten Effizienz, insbesondere bei Hochfrequenzanwendungen.

Durch diese Eigenschaften hilft Vetroferrite den Herstellern von Elektromotoren und Generatoren, effizientere, langlebigere und leistungsstärkere Produkte für verschiedene Anwendungen zu entwickeln, von der Automobilindustrie bis hin zu großen Industrieanlagen

 

Unser Produkt

VETROFERRITE

Harzmaterial: Epoxid

Verstärkung: Glass

Anwendungen: Magnetische Nutverschlusskeile

Zum Produkt

Unser Produkt

VETROFERRITE H

Harzmaterial: Epoxid

Verstärkung: Glass

Anwendungen: Magnetische Nutverschlusskeile

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