EMS-GRIVORY Der führende Spezialist für Hochleistungspolyamide

Hochspannung im Automobil

EMS-GRIVORY setzt mit einem speziell für die Elektromobilität massgeschneiderten Isolationskunststoff neue Massstäbe die das Eigenschaftsprofil von häufig verwendetem Polyamid (PA) 12 übertreffen. Mit dem neu entwickelten Werkstoff Grilamid TR XE 10991 lässt sich der rasende Fortschritt in der E-Mobilität verwirklichen.

12.10.2021

Neue Herausforderungen bei der Isolation von Hochvolt (HV)-Komponenten für den elektrischen Antrieb im Automobil stellen steigende Anforderungen an die verwendeten Werkstoffe. Dabei ist eine immer noch leistungsstärkere, gewichtsärmere und kompaktere Gestaltung der elektrischen Architektur im Fahrzeug Erfolgsfaktor für Automobilhersteller. Dies erfordert eine durchdachte Gestaltung der Leistungselektronik mit dünnwandiger Bauteilauslegung, die für den sicheren Betrieb in der HV-Spannungsebene ausgelegt ist. Mit dem neuen Hochleistungskunststoff Grilamid TR XE 10991 wird exzellentes Isolationsverhalten unter extremen äusseren Einflüssen mit einfacher Verarbeitung bei der Herstellung von HV-Komponenten kombiniert. Anforderungen an die Flammwidrigkeit der Flachleiterummantelung für die Anwendung in der E-Mobilität werden erfüllt.

Herausragende Isolationseigenschaften

Grilamid TR XE 10991 ist den bekannten, als Leiterummantelung verwendeten Werkstoffen aus PA 12 aufgrund seiner stabileren elektrischen Eigenschaften bei geringer Schichtdicke im Hochspannungsbereich deutlich überlegen. Grilamid TR XE 10991 weist einen hohen spezifischen Durchgangswiderstand auf, der sich auch bei hohen Temperaturen nicht verändert (Bild 1). Auch nach Feuchteaufnahme ist die elektrische Durchschlagsfestigkeit des Hochleistungskunststoffes einem PA12 überlegen (Bild 2). Die Kriechstromfestigkeit von 825 V unterstreicht die Eignung von Grilamid TR XE 10991 als Leiterisolierung für Spannungen im HV-Bereich. Der gleichbleibende spezifische Durchgangswiderstand und die hohe Durchschlag- und Kriechstromfestigkeit ermöglichen das problemlose Bestehen von normgeforderten Prüfungen unter extremen Bedingungen wie hohe Spannungen und Temperaturen in salzhaltiger und wässriger Umgebung. Die in Grilamid TR XE 10991 vereinten hochisolierenden Eigenschaften eröffnen neue Möglichkeiten für Automobilhersteller, ein leistungsstarkes, gewichtsarmes und kompaktes Design der elektrischen Antriebstechnologie im E-Automobil umzusetzen.

Ideales Ausdehnungsverhalten für weniger Spannungsrisse

Bei einer Isolationsummantelung im Automobil dürfen keine Spannungsrisse durch thermische Belastung entstehen. Weil das Ausdehnungsverhalten von Grilamid TR XE 10991 zwischen 0°C und 100°C demjenigen der für die HV-Leiter verwendeten Metalle ähnlich ist, wird die Gefahr von Spannungsrissen durch das angepasste Ausdehnungsverhalten verringert. Auch unter Belastung bleibt Grilamid TR XE 10991 im Vergleich zu einem PA12 besser in Form (HDT, Bild 3). Mit diesem Eigenschaftsprofil kann der Werkstoff bei höheren Anwendungstemperaturen verwendet werden, ohne durch Verformung einen Funktionsverlust zu erleiden.

Geringer Einfluss durch Feuchtigkeit

Auch die für Polyamide typischen Schwankungen der Werkstoffeigenschaften konnten bei dem neuen Werkstoff verringert werden. Grilamid TR XE 10991 verhält sich analog zu Materialien mit geringer Wasseraufnahme wie etwa Polyethylen (PE). Die mechanischen Eigenschaften des Spezialkunststoffes werden durch Feuchteaufnahme kaum beeinflusst. So bleibt z.B. die Elastizitätsgrenze des Materials nach Konditionierung nahezu unverändert, was die Stabilität der Eigenschaften von Grilamid TR XE 10991 belegt.

Mit exzellenten materialtypischen Eigenschaften, wie einem konstanten spezifischen Durchgangswiderstand, hoher Durchschlagfestigkeit und Kriechstromfestigkeit eröffnet Grilamid TR XE 10991 als Isolationswerkstoff im HV-Spannungsbereich neue Möglichkeiten für ein cleveres Fahrzeugdesign. Dieses herausragende Eigenschaftsprofil bleibt unter Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung erhalten und führt zu einer hohen Belastbarkeit des Werkstoffs im Einsatz als Leiterummantelung. Das PA lässt sich einfach verarbeiten, dünnwandig auf Automobilkomponenten aufbringen und übersteht problemlos verschärfte Prüfbedingungen. Der Werkstoff ist vorrangig für das Extrusionsverfahren als dünnwandiges Beschichtungsmaterial ausgelegt, lässt sich aber auch im Spritzgiessen gut verarbeiten. Grilamid TR XE 10991 ist in für die HV-Spannungsebene charakteristischem Orange verfügbar, und kann auf Anfrage in zahlreichen weiteren Farben zur Verfügung gestellt werden.

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