Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

 
Che
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Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 20.03.2020 - 12:41 Uhr  ·  #1
Hallo,
da ich so'n Wissenschaftler-Typ bin, habe ich mich im Rahmen meines Eigenbau-Generators mit der Frage beschäftigt, muss es denn als Füllstoff unbedingt Korund-Pulver sein, um die Wärmeleitfähigkeit vom Harz zu verbessern. Die Antwort vorab schon mal - nein. Quarzsand geht fast genauso gut, wie auch normaler Sand vom Strand. Dann aber gewaschen, und getrocknet. Ist ja klar.

Hier der Messaufbau:

 

Holzstärke 20 mm; 4 vergossene Proben Ø 20mm; Eisenplatte auf Induktionskoche; Temp, zwischen 80 und 90° gehalten;
Prüflinge mit Wärmeleitpaste angedockt; Temp.-Messung mittels Infrarot-Thermometer; für letzte Messung Prüfoberflächen noch mit schwarzem Filzstift gefärbt: Emmisionsfaktor-Angleichung.

Ergebnisse:

 

Ep ist reines Epoxidharz. ganz am Ende noch ne Spalte Holz.
Am Ende noch mit Filzstift-schwarzen Oberflächen gemessen: Wenig Unterschied.

Auswertung:
Korund nur marginale Vorteile. Quarzsand geht fast genau so gut, auch einfach Sand vom Badestrand, gewaschen.
Hauptsache kein reines Harz.
Wäre auch, neben anderen Nachteilen, zu teuer.

Ist werwunderlich, ist doch bei Korund die Wärmeleitfähigkeit sogar leicht höher als bei metallischem Blei. > Wiki
Für Silizium-Dioxid (Quarz) konnte ich nichts ermitteln.
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 20.03.2020 - 15:02 Uhr  ·  #2
Hallo Che,

warum nicht Alugranulat nehmen, das leitet perfekt die Wärme und ist magnetisch unproblematisch.

Gruß Bernhard
Che
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 20.03.2020 - 20:28 Uhr  ·  #3
Es könnte die Gefahr bestehen, dass Al-Teilchen sich doch leitfähig berühren, Ketten bzw. Ringe/Klumpen bilden,
und dann hat man höhere Verluste wegen Wirbelströmen.
Es gibt Al-Granulat, da sind die Oberflächen oxidiert. Da leitet nichts. Soll aber recht teuer sein, und ob in Kleinmengen zu haben?

Generell könnte man aber Versuche machen.

Diese Metalloxide, insbes. das von Al, sind Hauptbestandteil von Wärmeleitpasten.

PS: Doch gerade was gefunden bezüglich Quarz: ca. 12 W/(m*K) Quelle: https://www.korth.de/index.php…ms/27.html
Bei reinem Epoxidharz ist es ca. 0,2
und dann gibts z.B noch so etwas: https://www.prozesswaerme.net/…aehigkeit/
Reine Tonerde ist eine andere Modifikation von AlO2 In der Natur (und als kosmetisches Produkt) aber meist als Hydroxid vor liegend. Wie da der Wärmeleitwert ist, da schweigt sogar das Netz.
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 20.03.2020 - 21:19 Uhr  ·  #4
das Thema gabs schon mehrfach und auch hier ausführlich.

Aluminiumtrihydroxid geht gut. Sand hat den Nachteil dass er sich absetzt und dann Vowiegend am Statorrand sitzt.
Letztlich sind all diese Füllstoffe aber nur sehr begrenzt erfolgreich. Kritische Temperaturen entstehen in den Spulen. Wichtig ist es, die Statorstruktur auch bei hohen Temperaturen zu erhalten. Das geht zum einen mit Temperaturfestem Harz. Hier hsbe ich Vinylesterharz verwendet. Das hat sich als das beste erwiesen.

Vor allem aber reicht es nicht, nur unten und oben eine Glasfasermatte auszulegen sondern so viel Fasermaterial wie irgend möglich einzubringen und den stator damit förmlich vollzustopfen. Harz selbst ist spröde und hat kaum Festigkeit. Erst die Fasern erlauben, dass auch bei hohen Temperaturen und schneller Erwärmung keine Risse oder Verformungen entstehen.

Jetzt kommt sicher Gegenrede aber ich hsbe hunderte Statoren gebaut und damit viele Erfahrungen sammeln können.

In einem Guss ist ein hochester und hochwertiger Stator nicht zu fertigen wenn er höchsten Ansprüchen gewachsen sein soll. Soll er das ohnehin nicht, dann sind auch jegliche füllstoffe Unfug.

vg
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 20.03.2020 - 21:30 Uhr  ·  #5
Ja klar doch Gegenrede.
1. Sparen die Füllstoffe Harz und damit Geld.
2. Verlangsamen sie die Härtung und damit die Wärmeentwicklung, insbes. wichtig bei Up-Harz.
3. Ist es sinnvoll, gerade in der Spulenmitte, im Loch, auch Wärme nach Außen zu bringen.
4. Veringern sie die Sprödigkeit. (Stop. Vielleicht nur theoretisch, denn mein Zeugs war ganz schön hart aber auch spröde)

Wenn Du natürlich meinst, dass es ohne Glasschnitzel überall innen, und davon viel, aus mechan. Gründen nicht geht,
dann verbleibt immern noch, das mit Harz und Füllstoffen zu kombinieren.
Mein Korundpulver hatte die Körnigkeit von 220. So wie Naßschleifpapier 220.
Das ist feines Pulver.
Konnte eh nur so viel beimengen, dass die Brühe noch hydraulisch fließfähig bleibt.
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 22.12.2021 - 11:33 Uhr  ·  #6
Hallo

Ich überlege grad ob es nicht wirksamer ist die Kühlluft direkt in die Spulen zu leiten ohne einen Umweg über irgent eine Paste zu nehmen.
Wärmeleitpaste kommt auch nur zwischen Metallteile um Luftblasen da zwischen zu überbrücken die noch schlechter leiten als die Paste.
Die Boden- und die Deckplatte aus GFK kann vorher gefertigt und gepresst werden, mit großen Öffnungen im Innenbereich der Spulen.
Die über die Öffnungen streichenden Magnete sorgen für starke Verwirbelung im Innenbereich.
Das sollte besser kühlen als alle Füllungen.
Die Festigkeit eines solchen Spulenrades wird eher besser sein, da Wärmenester besser weggekült werden können.

Gruß Aloys.
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Re: Wärmeleitfähigkeit von Harz-Füllstoffen

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Gepostet: 22.12.2021 - 16:09 Uhr  ·  #7
Da hast Du recht, so eine Wärmeleitpaste leitet zwar auch Kälte, aber von der Spulenseite her die Wärme so dass sich das irgendwo in der Mitte gegenseitig aufhebt, die Abkühlung findet nicht wirklich direkt an den Spulen statt.

Praktisch hieße das die Leitpaste oder Harz wirkt eher wärmeisolierend auf die Spulen. Am besten wäre Akühlung auf nacktem Kupferdraht, aber das geht natürlich wegen der ISO-Lackschicht nicht.

Ausserdem hast Du mit für die Kühlluft frei zugänglichen Spulen auch mehr Oberfläche. (siehe Funktion Kühlrippen)
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