- Der Motor des Fraunhofer IISB liefert 1.000 PS aus einem 94-kg-Paket
- Die Leistungsdichte erreicht 8 kW pro kg und übertrifft damit typische EV-Motoren
- Ein einzelner Motor entspricht drei Tesla Plaid-Motoren für die Gesamtleistung
Ein neuer Elektromotor des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Systeme und Gerätetechnik liefert 1.000 PS aus einer Einheit, die etwa die Größe einer 12,5-kg-Gasflasche hat und nur 94 kg wiegt.
Der Motor erreicht eine Leistungsdichte von 8 kW pro Kilogramm und übertrifft damit typische EV-Motoren, die zwischen 2 und 4 kW pro Kilogramm liegen.
Selbst fortschrittliche Flugzeugmotoren erreichen in der Regel eine Höchstleistung von 5 bis 6 kW pro Kilogramm, was dieses Gerät zu einem erheblichen Fortschritt macht.
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Wie Hairpin-Wicklungen und Ölkühlung 1.000 PS aus einem 94-kg-Paket liefern
Der Motor verwendet 4 x 3-Phasen-Haarnadelwicklungen anstelle von herkömmlichem Kupferdraht, sodass mehr Kupfer auf demselben Raum untergebracht werden kann.
Diese Konfiguration erzeugt einen höheren Strom und mehr Leistung und sorgt gleichzeitig für eine bessere Kühlung und mechanische Festigkeit.
Die direkte Ölsprühkühlung leitet die Wärme schneller ab als herkömmliche Luftkühlung und ermöglicht so eine höhere Leistung ohne Überhitzung.
Durch die Kombination dieser Techniken bleibt der Motor kompakt, was für Flugzeuganwendungen, bei denen Platz und Gewicht im Vordergrund stehen, von entscheidender Bedeutung ist.
Zum Vergleich: Das Tesla Model S Plaid verwendet drei Motoren, um etwa 1.020 PS zu erreichen, während dieser einzelne Motor allein fast die gleiche Leistung erzielt.
Eine weitere wichtige Neuerung ist die Verwendung von NO15-Stahl im Motor, der nur 0,15 Millimeter dick ist – etwa die Hälfte der Dicke, die bei den meisten Elektromotoren verwendet wird, und dünnerer Stahl erzeugt weniger Wirbelströme.
Weniger Wirbelströme bedeuten weniger Wärme und einen höheren Wirkungsgrad, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten. Der neue Motor kann mit ca. 21.000 U/min betrieben werden.
Es besteht außerdem aus vier unabhängigen Abschnitten, von denen jeder über eine eigene Wicklung, einen eigenen Wechselrichter und ein eigenes Steuerungssystem verfügt. Wenn also ein Abschnitt ausfällt, laufen die anderen drei weiter, was für die Sicherheit des Flugzeugs von entscheidender Bedeutung ist.
Dieser Motor wurde im Rahmen des Projekts AMBER entwickelt, einem Programm der Europäischen Union für saubere Luftfahrt, das auf den Hybrid-Elektroantrieb mit Wasserstoff-Brennstoffzellen für Regionalflugzeuge abzielt.
Ziel des Projekts ist es, die Kohlendioxidemissionen des Luftverkehrs im Vergleich zu Regionalflugzeugen aus dem Jahr 2020 um mindestens 30 % zu reduzieren.
Das fortschrittliche Turboprop-Triebwerk Catalyst von Avio Aero wird mit dem Motor gekoppelt, und GE Aerospace beteiligt sich ebenfalls am Konsortium.
Das Fraunhofer IISB hat den Motor jedoch vollständig vom Konzept bis zur Validierung entwickelt und dabei den Luft- und Raumfahrtstandards gefolgt.
Ein 94 kg schwerer Motor mit einer Leistung von 1.000 PS ist objektiv beeindruckend, aber die Lücke zwischen einem im Labor validierten Prototyp und zertifizierter Luftfahrthardware bleibt beträchtlich.
Der Zeitplan des Projekts AMBER ist ebenfalls ehrgeizig, aber ob Wasserstoff-Brennstoffzellen zuverlässig Strom für regionale Strecken liefern können, bleibt unbewiesen.
Dennoch stellt dieser Motor für eine Branche, die den Fortschritt in Jahrzehnten misst, eine echte Ingenieursleistung dar.
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