Elektromotor, Bild: Delo

Typische Klebstellen eines Elektromotors. Bild: Delo

Tesla hat maßgeblich dazu beigetragen, Elektroautos als effiziente und nachhaltige Zukunft individueller Mobilität zu sehen. E-Motoren kommen in Fahrzeugen jedoch nicht nur als emissionsfreie Antriebe zum Einsatz, sondern auch in Fensterhebern oder Sitzverstellern. Tatsächlich finden sie sich überall – in E-Bikes, in Werkzeugen oder in unseren Küchen. Was alle Hersteller von Elektromotoren gemeinsamen haben, ist das Ziel, sie kleiner und leistungsfähiger zu machen sowie ihren Wirkungsgrad zu verbessern. Dies wird unter anderem mit der Gestaltung des Blechpakets realisiert, mit der Einbindung der Magnete in das Blechpaket und indem der Luftspalt zwischen Magnet und Wicklung möglichst eng gehalten wird.

Besser verbinden mit Klebstoffen

Stator und Gehäuse, Bild: ebm-papst
Klebstoff sorgt unter anderem für einen Spannungsausgleich zwischen Stator und Gehäuse. Bild: ebm-papst

Etablierte Verbindungsmethoden wie mechanisches Klemmen oder das Bandagieren von Magneten kommen dabei zunehmend an Grenzen, sowohl was die Funktion des Motors als auch was den Produktionsprozess angeht. So müssen mit zunehmend kleineren Motoren auch die erforderlichen Fertigungstoleranzen weiter sinken, was die Kosten in die Höhe treibt. Insbesondere für leistungsfähige Motoren finden zunehmend Seltenerdmagnete Verwendung. Da sie korrosionsanfällig sind, erhalten sie eine Passivierungs-, Nickel- oder Epoxidharzbeschichtung, die beim Montieren verletzt werden kann und wodurch die Magnete direkten Umwelteinflüssen ausgesetzt werden würden.

Magnete im Gehäuse, Bild: Delo
Verklebung von Magneten im Gehäuse, auf dem Rotor sowie in Taschen (v.l.n.r.). Bild: Delo

Im Vergleich zu diesen herkömmlichen Methoden bietet das Kleben eine Reihe von Vorteilen und kommt insbesondere für drei Anwendungen im E-Motor in Frage: Für die Verbindung von Magneten und Blechpaket, für Welle und Rotor sowie für Stator und Gehäuse. Neben dem erwähnten Ausgleich größerer Fertigungstoleranzen und dem Vermeiden von Reib- oder Kontaktkorrosion sind Klebstoffe schlagfest, was essenziell für die hohen dynamischen Kräfte bei E-Motoren ist. Ihre dämpfende Wirkung reduziert Vibrationsgeräusche. Dank ihrer homogenen Spannungsverteilung gleichen sie thermischen Stress aus, der zum Beispiel bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Stator und Gehäuse entstehen kann. Im Fall der Welle verhindern sie aufgrund ihrer spaltüberbrückenden Eigenschaften Spiel und Schlupf.

Schließlich führt Kleben in vielen Fällen auch zu geringeren Fertigungskosten, da Bauteiltoleranzen größer ausfallen können, eine hohe und einfache Automatisierung möglich ist und Wärme nicht zwingend benötigt wird.

Außer für strukturelle Verbindungen werden Klebstoffe, insbesondere im Automobilsektor, zudem für Vergussanwendungen in E-Motoren eingesetzt, um empfindliche Komponenten gegen Feuchtigkeit, Medien oder mechanische Belastung zu schützen. So sichern sie den Spulendraht gegen Vibrationen, decken Löt- und Schweißkontakte als Korrosionsschutz ab oder sichern die Wicklung gegen abrasive Medien.

Den passenden Klebstoff auswählen

Labor, Bild: Delo
Laboranten testen die Eignung von warm- sowie lichthärtenden Produkten. Bild: Delo

Angesichts ihrer verschiedenen Größen und der unterschiedlichen Umwelteinflüsse, denen E-Motoren ausgesetzt sind, gibt es ebenso wenig eine Blaupause für ein allgemeingültiges Design wie für einen Standard-Produktionsprozess. Trotzdem empfiehlt sich zunächst eine Betrachtung der größeren Klebstoffgruppen mitsamt ihrer jeweiligen Stärken und Schwächen. Anschließend können Tests einzelner Produkte mit dem konkreten Bauteil erfolgen. Vernachlässigt man Acrylate und Polyurethane, die ihre Berechtigung haben, aber aufgrund ihrer moderaten Zuverlässigkeit für High-End-Anwendungen weniger geeignet sind, bleiben mit Metallklebstoffen sowie Ein- und Zwei-Komponenten-Epoxidharzen drei Produktgruppen übrig. Diese weisen teilweise verschiedene Eigenschaften auf, unterscheiden sich jedoch vor allem im Fertigungsprozess.

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