Rechteckig – und trotzdem absolut dicht

Wo Busbars beispielsweise aus einem ölgekühlten Elektromotor heraus zur Leistungselektronik des Inverters führen, fehlte es bislang an einer optimalen Lösung zur Abdichtung der Gehäusedurchführungen, welche die Elektronik sicher vor dem Kühlmittel schützt. Auch andere Gehäusedurchführungen von elektrischen Leitern mit rechteckigem Querschnitt, wie bei gekühlten Batterien sowie Ölpumpen, können vergleichbare Dichtheitsanforderung haben.

Die Herausforderung liegt in der Geometrie der Busbars. Die bislang eingesetzten Stromsammelschienen werden aus Kupfer oder Aluminiumblechen ausgestanzt und in die gewünschte Form gebogen. Der daraus resultierende rechteckige Leiterquerschnitt überfordert Standarddichtungen. Denn an den Kanten lässt sich der Dichtwerkstoff nicht fest und eng genug anpressen, um absolut dicht abzuschließen. Auch mit verschiedenen Workarounds lässt sich dieses Problem bislang nicht zufriedenstellend lösen. Der Bereich der Kanten bleibt anfällig für Leckagen. Freudenberg Sealing Technologies ist es nun gelungen, eine Dichtungsinnovation zu entwickeln, die rechteckige Busbars sicher abdichtet und so Schäden an der Leistungselektronik der E-Fahrzeuge sicher verhindern kann.

Das zentrale Element dieser mediendichten Umspritzung bildet eine elastomere Schicht, die auf den rechteckigen Busbars aufgebracht wird und sich im weiteren Herstellungsprozess stoffschlüssig mit dem metallischen Leiter verbindet. Diese Verbindung wird durch eine Vorbehandlung der Stromschiene mit einem Primer ermöglicht. Im letzten Schritt wird beim Spritzgießen ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Elastomer und dem umgebenden, als Führung dienenden Thermoplasten hergestellt.

„Die neue Lösung von Freudenberg Sealing Technologies ermöglicht es unseren Kunden, ihre Busbars zuverlässiger und platzsparender abzudichten“, sagt Parisa Burger, Business Development Managerin und Projektleiterin bei Freudenberg Sealing Technologies.
Durch die flexible Elastomerbeschichtung mit einer Dicke von wenigstens 100 Mikrometern wird zugleich eine geringere Beanspruchung des Grenzbereichs zwischen Kupfer und Thermoplastmatrix erreicht. Die elastische Beschichtung reduziert die Kerbwirkung an den Leiterkanten, was die Spannungsrissanfälligkeit des Elektronik-Bauteils minimiert.

Das Ergebnis des Prozesses ist ein Bauteil, das Busbar, Dichtung und Führung vereint und als Gesamtpaket einbaufertig ans Band geliefert wird. Dabei lässt das Produktionsverfahren den Entwicklern alle Designfreiheiten. Und anders als bei üblichen Dichtungslösungen stellen auch hohe Temperaturen kein Problem dar. Durch entsprechende Auswahl des Elastomers lässt sich eine maßgeschneiderte thermische Beständigkeit sicherstellen.

„Wir sind stolz darauf, unseren Kunden eine Lösung bieten zu können, die nicht nur technisch herausragend ist, sondern auch kosteneffizient, platz- und zeitsparend. Die Vorteile dieser Lösung sind vielfältig und bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere die sensible Power-Elektronik des Inverters kann damit zukünftig zuverlässig vor Flüssigkeiten aus dem E-Motor geschützt werden“, resümiert Parisa Burger.

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