Smarte Elektromotoren Spezialfarbstoff verrät Alter von Elektromotoren

Redakteur: Peter Königsreuther

Die Wicklungen von Elektromotoren sind mit Harzlack isoliert. Der wird mit der Zeit brüchig. Die Isolierung taugt nichts mehr. Wie man das rechtzeitig erkennt, wissen Forschende aus Halle.

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Sehen zwar nach reinem Kupfer aus, sind aber mit Schutzlack überzogen – die Wicklungen von Elektromotoren. Mischt man dem Lack spezielle Farbstoffe zu, erhält man einen Indikator dafür, wann ein Motorwechsel wirklich ansteht, sagt die Uni Halle.
Sehen zwar nach reinem Kupfer aus, sind aber mit Schutzlack überzogen – die Wicklungen von Elektromotoren. Mischt man dem Lack spezielle Farbstoffe zu, erhält man einen Indikator dafür, wann ein Motorwechsel wirklich ansteht, sagt die Uni Halle.
(Bild: Uni Halle / A. Funtan)

In modernen Verbrennungsmotoren sorgen Detektoren schon länger dafür, dass man weiß, wann ein Ölwechsel ansteht, oder ein größeres Problem besteht. Aber auch Elektromotoren haben Verschleißerscheinungen, betonen Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Wie erkennt man da, was Sache ist? Um das Problem zu lösen, haben sie zusammen mit Elantas, einem Geschäftsbereich des Spezialchemiekonzerns Altana, ein Verfahren entwickelt, bei dem spezielle Farbstoffe direkt in die Isolierungslacke für die Wicklungen von Elektromotoren integriert werden können. Was das bringt, hat man in der Fachzeitschrift Advanced Materials jüngst veröffentlich.

Isolierungsharze altern mit verlässlichen Nebeneffekten

Bisher haben sich die Entwickler darauf konzentriert, wie viel Material unter bestimmten Bedingungen abgebaut wird, erklärt der Chemiker Alexander Funtan von der MLU. Es gab nur Empfehlungen, wie lange es dauert, bis ein Motoraustausch nötig ist. Der tatsächliche Verschleiß ist aber abhängig von den Nutzungsbedingungen, führt er weiter aus, und besonders von der Temperatur, der die verschiedenen gängigen Isolierharze ausgesetzt sind. Deshalb haben der Forscher zunächst untersucht, ob und welche Abbauprodukte die Harze absondern, wenn sie unter Temperatureinflüssen altern.

Funtan fand schließlich heraus, dass die vier untersuchten Isolierungsharze stets einen bestimmten Alkohol freisetzen. Ob dieser Erkenntnis wurde mit den Entwicklern von Elantas nach einem Molekül gesucht, das auf diesen Alkohol sichtbar reagiert – ein sogenanntes Sensormolekül. „Das Molekül muss aber auch die hohen Temperaturen sowie den üblichen Produktionsprozess des Motors aushalten. Außerdem darf es die elektrochemischen Eigenschaften der Isolierung nicht verändern“, schränkt Funtan ein.

Wird`s dem Farbstoff grün zumute, ist`s auch dem Motor schlecht

Die Wahl fiel auf einen nicht näher benannten Farbstoff, der normalerweise unter UV-Licht-Bestrahlung rotorange leuchtet, heißt es weiter. Wenn der den Alkohol an sich gebunden hat, zeigt sich das, weil er dann in einem hellen Grün leuchtet.

Der Farbstoff (links), den die Hallenser Forschenden dem Harzsystem für die Wicklungsisolierung von Elektromotoren hinzufügen, ändert seine Farbe, wenn ein bestimmter Alkohol daran bindet – dann wird er grün. Das bedeutet, der Elektromotor sollte ausgetauscht werden.
Der Farbstoff (links), den die Hallenser Forschenden dem Harzsystem für die Wicklungsisolierung von Elektromotoren hinzufügen, ändert seine Farbe, wenn ein bestimmter Alkohol daran bindet – dann wird er grün. Das bedeutet, der Elektromotor sollte ausgetauscht werden.
(Bild: Uni Halle / A. Funtan)

Die Verschiebung des Farbtons ließe sich dann mit Systemen erkennen, die man auch direkt in den Motor einbauen könne. Fertig ist der Sensor, der auch den Zustand eines Elektromotors rechtzeitig anzeigen kann. Diese, nennen wir sie mal, Indikator-Isolierungen könnten in Elektromotoren von Fahrzeugen, aber natürlich auch in denen von elektrisch betriebenen Maschinen aller Art hilfreich sein. Nicht umsonst hat Elantas die Möglichkeit bereits dem Patentamt gemeldet. Der Spezialchemiekonzern Altana unterstützte im Übrigen finanziell. Und im Rahmen des EU-Projekts „BAT4EVER“, das zum Projekt „Horizon 2020“ gehört, flossen auch Fördergelder.

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