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Motivation

Leistungselektronik regelt heute in Industriemaschinen und Autos die Verteilung elektrischer Energie. Um kompaktere und damit leichter integrierbare Leistungselektronikmodule herstellen zu können, müssen die Ansteuerungen, Leistungshalbleiter, Kondensatoren (im Bild) und Spulen in diesen Systemen immer dichter gepackt werden. Dabei steigt auch die Belastung der Komponenten, z.B. durch Verlustwärme und hohe Spannungen. Existierende Kondensatoren erfüllen die zukünftigen Anforderungen an Temperaturfestigkeit, Spannungsfestigkeit und Bauteilgröße noch nicht.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung kompakter Folienkondensatoren mit hoher Spannungs- und Temperaturstabilität bis 125 °C. Hierzu untersuchen die Projektpartner zunächst polymerbasierte Folien, aus denen die Kondensatoren hergestellt werden. In dem Projekt werden auch die Klimastabilität, die Durchschlagsbeständigkeit und die dielektrischen Eigenschaften der Folien untersucht, die in elektrischen Maschinen und flexibler Elektronik verwendet werden könnten. Eine Herausforderung bei der anschließenden Entwicklung eines Herstellungsprozesses ist die geringe Dicke der Basismaterialien. Abschließend soll die Funktion und Zuverlässigkeit in Demonstratoren nachgewiesen werden.

Innovationen und Perspektiven

Durch die verbesserten Temperatureigenschaften der Kondensatoren kann zukünftig der Aufwand für Kühlsysteme deutlich reduziert werden. Der Verbundpartner ZF demonstriert im Projekt konkret den Einsatz der neuartigen Folienkondensatoren in einem dezentralen Stellantrieb. Die entwickelten Materialien und Prozesse werden in Kondensatoren für elektrische Antriebe aller Art ihre Anwendung finden.