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Funktionen verbinden

Neues Verbindungselement für elektrische Anschlüsse an E-Maschinen ist platzsparend und multifunktional.

Der Automobilbau stellt hohe Anforderungen an die Integration von Einzelkomponenten. Ein geringes Raumvolumen dieser Komponenten sowie ein niedriges Gewicht des Gesamtsystems werden angestrebt, damit das Fahrzeug eine möglichst hohe Fahrleistung und Effizienz erreicht. Entsprechend steigt der Bedarf an kompakten, leichten und gleichzeitig leistungsstarken Teilkomponenten im Automobil.

Von Vorteil sind daher insbesondere multifunktionale Komponenten – also Teile, die mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Optimierungspotenzial zeigt sich beispielsweise bei elektrischen Antrieben. Diese bestehen grundsätzlich aus einer elektrischen Maschine, einem Kühlsystem und einer leistungselektronischen Ansteuerung. Bisher werden in der Praxis Schrauben, Muttern und Kabel in großer Zahl genutzt, um diese Baugruppen zu verbinden. Neben dem zeitaufwendigen Zusammenbau ist vor allem der Raumbedarf suboptimal.

Mehr Kompaktheit für einen E-Antrieb erzielen Wissenschaftler des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) am KIT mit einem neuartigen elektromechanischen Verbindungselement. Ein spezieller metallischer Kontaktstift ist dabei zentrales Element, welches drei wichtige Funktionen in einem übernimmt: Der Kontaktstift ist kraftschlüssig mit dem Motorgehäuse verbunden und durchdringt dieses. Aufgrund seiner Länge ragt er bis zum Kühlsystem und dem darauf aufgesetzten leistungselektronischen Modul. Durch seine elektrische Leitfähigkeit ermöglicht der verbindende Kontaktstift den Transfer elektrischer Energie zwischen den Baugruppen ganz ohne externe Verkabelung. Darüber hinaus übernimmt der Kontaktstift die Aufgabe der mechanischen Verbindung von Motorgehäuse, Kühlung und leistungselektronischem Modul. Die durch den mechanischen Druck geschaffene Verbindung zwischen den Komponenten sorgt zudem für einen guten Wärmeübergang und unterstützt die Kühlung.

Der Vorteil des multifunktionalen Verbindungselements: Eine elektrische, mechanische und thermische Verbindung wird mit nur einer einzigen Vorrichtung erreicht. Neben der Platzeinsparung sind die Gewichtsreduktion und weniger Materialeinsatz ein weiteres Plus.

Das KIT sucht Industriepartner zur Lizenzierung und Umsetzung in der Praxis.

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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