WO2007045226A1 - Induktivität mit leitfähigem kunststoff - Google Patents

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    • B29K2995/0003—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B29K2995/0005—Conductive

Definitions

  • the present invention relates to an electrotechnical component which comprises at least one coil-like winding of an electrical conductor.
  • Electrotechnical components in which coil-like windings with one or more windings or corresponding electric coils are used are widespread.
  • electric motors in many areas of technology for driving a wide variety of components, such components are widely used.
  • motor vehicles or aircraft by electric motors diverse drive tasks must be handled.
  • the electrotechnical coils or corresponding coil-like windings due to the metallic conductors contained in the winding, and thus the requirement of lightweight construction is unfavorably influenced.
  • the production of such components should be simple and effective.
  • an electrotechnical component is proposed with at least one coil-like winding of an electrical conductor, in which the electrical Conductor is formed by a conductive plastic.
  • a conductive plastic as an electrical conductor for the turns of a coil or the coil-like winding of a corresponding electrical component, the weight can be reduced in an effective manner.
  • there is also a simplification of production and increase in efficiency in manufacturing since the processing and manufacturing temperatures of corresponding plastics require low energy consumption and allow the use of simpler equipment due to the lower operating temperatures.
  • the dwindling metal resources are spared.
  • the conductive plastic used is preferably an intrinsically conductive polymer which ensures high flexibility with regard to the conditions of use.
  • Such intrinsically conductive polymers may preferably be selected from the group comprising polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyethylenedioxythiophene, their derivatives and / or combinations thereof.
  • the intrinsically conductive polymers In addition to their good conductivity values, which in particular achieve the conductivity values of metallic materials, the intrinsically conductive polymers (ICP's) have, in particular, the possibility of being manufactured simply and effectively and being able to be adapted to the corresponding applications.
  • the intrinsically conductive polymers can be used as a uniform material easier and better.
  • the electrically conductive plastic may be formed as a plastic in which carbon with graphite lattice structure in the form of carbon nanotubes is used as the conductive filler, which have a particularly good electrical conductivity and thus suitability as a filler.
  • this material has a very low density of 1.3 to 1.4 g / cm 3 and a very good current carrying capacity, which is estimated to be 1000 times higher than copper wires. Thus, such a material for the application of the present invention is predestined.
  • the electrically conductive plastics or polymers are used according to the invention, in particular for electric coils, transformers, generators or electric motors.
  • an electrical coil (inductance) or the winding of an electric motor is formed with an intrinsically conductive polymer on the basis of Polyethylendioxythiopen, which has particularly favorable properties for industrial applications.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrotechnisches Bauteil, welches mindestens eine spulenartige Wicklung eines Leiters umfasst, wobei der Leiter einen leitfähigen Kunststoff, insbesondere ein intrinsisch leitfälliges Polymer umfasst.

Description

Induktivität mit leitfähigem Kunststoff
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrotechnisches Bauteil, welches mindestes eine spulenartige Wicklung eines elektrischen Leiters umfasst.
STAND DER TECHNIK
Elektrotechnische Bauteile, bei denen spulenartige Wicklungen mit einer oder mehreren Windungen bzw. entsprechende elektrische Spulen zum Einsatz kommen, sind weit verbreitet. Insbesondere durch den Einsatz von Elektromotoren in vielen Bereichen der Technik zum Antrieb von unterschiedlichsten Komponenten, finden derartige Bauteile eine weite Verbreitung. So müssen beispielsweise in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen durch Elektromotoren vielfältige Antriebsaufgaben bewältigt werden. Dies führt dazu, dass derartige Fahrzeuge durch den hohen Metallanteil, den elektrotechnische Spulen bzw. entsprechende spulenartige Wicklungen auf Grund der in der Wicklung enthaltenen metallischen Leiter aufweisen, ein hohes Gewicht besitzen und somit das Erfordernis des Leichtbaus in ungünstiger Weise beeinflusst wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes elektrotechnisches Bauteil bereit zu stellen, welches eine Gewichtsreduzierung der Bauteile ermöglicht. Darüber hinaus soll die Herstellung derartiger Bauteile einfach und effektiv möglich sein.
WESEN DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem elektrotechnischen Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrotechnisches Bauteil mit mindestens einer spulenartigen Wicklung eines elektrischen Leiters vorgeschlagen, bei welchem der elektrische Leiter durch einen leitfähigen Kunststoff gebildet ist. Durch die Verwendung eines leitfähigen Kunststoffs als elektrischer Leiter für die Windungen einer Spule bzw. die spulenartige Wicklung eines entsprechenden elektrotechnischen Bauteils kann das Gewicht in effektiver Weise reduziert werden. Insbesondere ergibt sich auch eine Vereinfachung der Herstellung und Steigerung der Effizienz bei der Fertigung, da die Verarbeitungs- und Herstellungstemperaturen entsprechender Kunststoffe einen geringen Energieeinsatz erfordern und die Verwendung einfacherer Apparaturen auf Grund der niedrigeren Arbeitstemperaturen ermöglichen. Außerdem werden die knapper werdenden Metallresourcen geschont.
Zwar sind elektrisch leitfähige Kunststoffe bereits aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise die EP 435 044 A2 oder die Veröffentlichung „Anwendungspotenziale für leitfähige Polymere" von J.W. Schulze und H. Karabulut in Galvanotechnik 8/2005, Eugen G. Leuze Verlag, Seite 1796 ff. zeigen. Allerdings sind die Anwendungen dieser Materialien üblicherweise auf flächige Einsatzgebiete beschränkt, wie beispielsweise als Katalysator- schichten für Niedertemperaturbrennstoffzellen oder als Katodenmaterial für Elektrolytkondensatoren. Die vorliegende Erfindung hat aber gezeigt, dass leitfähige Kunststoffe bzw. Polymere auch effektiv in elektrotechnischen Massenbauteilen wie elektrischen Spulen oder spulenartigen Wicklungen bzw. dergleichen zur Gewichtsreduzierung eingesetzt werden können.
Vorzugsweise wird als leitfahiger Kunststoff ein intrinsisch leitfähiges Polymer eingesetzt, welches hohe Flexibilitäten hinsichtlich der Einsatzbedingungen gewährleistet.
Derartige intrinsisch leitfähige Polymere (intrinsically conductive polymers ICP) können vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyethylendioxythiophen, deren Derivate und/oder Kombinationen davon umfasst.
Die intrinsisch leitfähigen Polymere (ICP 's) weisen neben ihren guten Leitfähigkeitswerten, die insbesondere die Leitfähigkeitswerte von metallischen Werkstoffen erreichen, insbesonde- re die Möglichkeit auf, einfach und effektiv hergestellt zu werden und auf die entsprechenden Anwendungsfälle angepasst werden zu können. Insbesondere gegenüber den leitfähigen Kunststoffen, bei denen leitfahige Füllstoffe eingesetzt werden, können die intrinsich leitfahigen Polymere als einheitliches Material einfacher und besser eingesetzt werden. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Kunststoff jedoch als Kunststoff ausgebildet sein, bei dem als leitfähiger Füllstoff Kohlenstoff mit Graphitgitterstruktur in der Gestalt von Kohlen- stoff-Nanoröhrchen eingesetzt wird, welche eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit und damit Eignung als Füllstoff aufweisen. Ferner weist dieser Werkstoff eine sehr geringe Dichte von 1,3 bis 1,4 g/cm3 und eine sehr gute Strombelastbarkeit auf, die schätzungsweise 1000- mal höher ist als bei Kupferdrähten. Damit ist ein derartiger Werkstoff für den Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung prädestiniert.
Die elektrisch leitfähigen Kunststoffe bzw. Polymere werden gemäß der Erfindung insbeson- dere für elektrische Spulen, Transformatoren, Generatoren oder Elektromotoren eingesetzt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine elektrische Spule (Induktivität) oder die Wicklung eines Elektromotors mit einem intrinsich leitfahigem Polymer auf der Basis von Polyethylendioxythiopen gebildet, welches besonders günstige Eigenschaften für technische Anwendungen aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrotechnisches Bauteil, umfassend einen leitfähigen Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mindestens eine spulenartige Wicklung aus dem leitfähigen Kunststoff aufweist.
2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der leitfahige Kunststoff ein intrinsisch leitfähiges Polymer ist.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt ist , die Polyaniline, Polypyrrole, Polythiophene, Polyethylendioxythiophen, deren Derivate und/oder Kombinationen davon umfasst.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Kunststoff als leitfähigen Füllstoff Kohlenstoff in Form von Kohlenstoff- Nanoröhrchen umfasst.
5. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Spule (Induktivität), ein Transformator, ein Generator oder ein Elektromotor ist.
6. Verwendung eines leitfähigen Kunststoffs, insbesondere eines intrinsisch leitfähigen Polymers, zur Herstellung einer spulenartigen Wicklung für insbesondere einen Trans- formator, einen Generator oder einen Elektromotor.
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