Algemeen
Een nieuwe generatie geleidende afdichtingen moet in toekomstige elektrische aandrijvingen een duurzame elektrische verbinding tussen as en behuizing garanderen. (foto: Freudenberg Sealing Technologies)

Freudenberg Sealing Technologies (FST) ontwikkelt een nieuwe generatie geleidende afdichtingen . In toekomstige elektrische aandrijvingen moeten ze een duurzame elektrische verbinding tussen as en behuizing garanderen. Hierdoor moet lagerschade als gevolg van doorslag en storingen door elektromagnetische straling worden verhinderd.

De assen in elektrische aandrijvingen zijn in veel bedrijfssituaties elektrisch geïsoleerd van de behuizing. Maar door wisselstromen en hun elektromagnetische velden verandert het elektrisch potentiaal tussen rotor en stator en wordt de rotor opgeladen. De stromen kunnen alleen via het geaarde behuizing worden afgeleid, maar dan moeten ze via een elektrische verbinding van de as naar de behuizing kunnen lopen.

Lagerschade

Als deze verbinding er niet is, zoekt de stroom de plaats met de minste weerstand: het lager. Daarbij ontstaan lokale piekontladingen, waarbij een hoge stroom vanaf de binnenring van het lager via de rollichamen naar de buitenring wordt overgebracht en daarmee door het lager stroomt.

Bij de stroomovergang tussen rollichamen en lagerringen ontstaan bliksemontladingen, die enerzijds tot het verbranden van het oppervlak, anderzijds tot het lassen van materiaal kunnen leiden. Beide zorgen voor forse onomkeerbare schade aan het oppervlak. Het lager gaat lawaai produceren en moet worden vervangen.

Schade door elektrische stromen moet worden voorkomen. Er moet een continu elektrisch contact worden gegarandeerd tussen as en behuizing. Dan kan de elektrische lading contin worden afgevoerd, ontstaan noch hoge elektrische potentialen noch elektische ontladingen over het lager. De uitdaging daarbij is stroomgeleiders te vinden die een continu contact met zowel de behuizing als de as hebben. Afdichtingen zijn gewoonlijk uitgevoerd in elektrisch isolerende materialen en voor deze taak niet geschikt.

Elektrisch geleidende afdichtingen

Freudenberg Sealing Technologies produceert al enkele jaren een elektrisch geleidende non-woven schijf. Het voordeel hiervan is, dat deze vast is verbonden met de asafdichting en nauwelijks extra inbouwruimte vergt. De geleidbaarheid van het materiaal wordt gerealiseerd door speciale vezels die in een matrix zijn ingebed. Het systeem wordt al enkele jaren in serie ingebouwd in elektrische voertuigen en is een betrouwbare remedie tegen lagerbeschadiging gebleken.

De vermogensdichtheid zal bij toekomstige elektrische aandrijvingen alleen maar toenemen, en daarmee nemen ook de stromen, spanningen en verstorende elektromagnetische velden toe. Om ook hiervoor een robuuste oplossing te kunnen bieden, ontwikkelt Freudenberg momenteel een nieuwe generatie geleidende afdichtingen. Het doel is, over een lange gebruiksduur constante weerstandswaarden te realiseren, ook onder ongunstige omstandigheden.

Nieuwe testmethode

Om te kunnen voldoen aan de nieuwe eisen aan afdichtingen in elektrische voertuigen heeft de onderneming een passende testmethode ontwikkeld, waarbij de functie van de stroom afleidende elementen voor het eerst valt te vergelijken en evalueren.

Proeven op de testbank hebben aangetoond dat de elektrische geleidbaarheid in dynamisch bedrijf onvoldoende kan worden voorspeld vanuit de statisch gemeten elektrische weerstand van stroom overbrengende onderdelen. Daarom hebben de ontwikkeltechnici een dynamische proefmethode ontwikkeld, waarbij de afdichting wordt belast met wisselstromen van in het voertuig optredende frequenties.

Geleidende afdichtingen bieden echter meer perspectieven. Een hoge elektrische geleidbaarheid betekent ook een mogelijke afscherming van verstorende elektromagnetische straling. Het uittredepunt van de as uit de behuizing is normaal gesproken een plaats waar een ‘dichtheid’ tegen elektromagnetische golven maar moeilijk is te realiseren.

Op deze positie bevindt zich bij elke elektromotor een asafdichting die de afscherming mede zou kunnen overnemen. Om de afdichting van olie en andere media te combineren met de dichtheid tegen elektromagnetische straling hoeft er niet noodzakelijkerwijs een extra vlieslaag te worden aangebracht. De ontwikkelaars vinden misschien wel een compleet nieuw elektrisch geleidend afdichtingsmateriaal. Ze werken er wel aan.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven