Warum Litzendrähte?
Litzendrähte bestehen aus vielen dünnen, einzeln isolierten Drähten, die miteinander verdrillt oder geflochten sind. Diese Konstruktion bietet gegenüber massiven Leitern entscheidende Vorteile:
- Reduzierung des Skineffekts: Bei hohen Frequenzen, wie sie in der Leistungselektronik von Elektromotoren auftreten, konzentriert sich der Stromfluss aufgrund des Skineffekts (Stromverdrängung) an der Oberfläche des Leiters. Dies erhöht den Widerstand, da nur noch ein schmaler Leiterbereich außen für die Stromleitung zur Verfügung steht. Dadurch erhöhen sich auch die Verluste. Litzendrähte reduzieren den Skineffekt, da die einzelnen Drähte einen geringeren Durchmesser haben und somit insgesamt eine bedeutend größere Oberfläche bieten.
- Der Proximity-Effekt, auch als Nachbarschaftseffekt bezeichnet, ist ein Phänomen, das in Hochstromleitern auftritt, wenn diese in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind und von Wechselstrom durchflossen werden. Grund für den Effekt sind die induzierten Magnetfelder der Nachbarleiter. Der Proximity-Effekt führt ohne Gegenmaßnahmen zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung im Leiterquerschnitt, zu erhöhten Verlusten und im Extremfall zur Überhitzung. Die Gegenmaßnahme ist das Verwenden von Litzenleitern, bei denen die Einzeldrähte verdrillt oder verflochten sind. Das reduziert den Nachbarschaftseffekt und führt damit zu geringeren Verlusten in Hochstromleitungen
- Flexibilität: Litzendrähte sind deutlich flexibler als massive Leiter mit vergleichbarem Querschnitt. Dies ist besonders wichtig in Anwendungen, in denen Bewegungen oder Vibrationen auftreten, wie beispielsweise in Elektromotoren von Fahrzeugen.
Isolation für Litzendrähte
In Litzenleitern sind die einzelnen, feinen Litzen (Kupferlackdrähte geringen Durchmessers) durch einen Isolationslackauftrag gegeneinander isoliert. Wie bei jedem anderen Kabel ist es jedoch auch notwendig, um den Litzenleiter herum eine gute Isolation als mechanischen Schutz und Isolation gegenüber der Umgebung zu haben. Insbesondere in hoch belasteten Bereichen mit Flexibilitätsanforderungen oder bei Presslitzen ist der Einsatz von Isolationsklebebändern der Firma CMC Klebetechnik von großem Vorteil.
Die Klebefixierung verhindert ein Verschieben der Überlappungen zueinander (Luftstrecke der Isolation) in Biegungsbereichen und erhöht die mechanische Belastbarkeit gegenüber Reibung und Scheuern. Durch die richtige Auswahl der Isolationsfolie (z.B. Polyester, Kapton® oder PTFE) kann man die Kabelisolation an die Erfordernisse der Anwendung anpassen.
CMC Klebetechnik liefert die Klebebänder in unterschiedlichen Dickenausführungen und in der individuell benötigten Breite. Für besonders hoch temperaturbelastete Anwendungen können neben geeigneten Polyimidfolie auch entsprechend hoch belastbare Kleber angeboten werden, die einen Einsatz bis 200°C möglich machen.
Fazit
Litzenleiter sind aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften die ideale Wahl für Hochstrom- und Hochfrequenzanwendungen, insbesondere in der Elektromobilität. Sie reduzieren den Skineffekt und die Wirbelstromverluste, bieten eine hohe Flexibilität und ermöglichen so effizientere und zuverlässigere elektrische Systeme. Die Wahl des geeigneten Isolationsklebebandes von CMC Klebetechnik ist dabei entscheidend für die Langlebigkeit und Sicherheit der Litzendrähte.
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Litzendrähte in der Elektromobilität und ihre Isolation mit Klebebändern