PEM erforscht neuartigen Wickelprozess für Axialflussmotoren
„Wegen seiner kompakten Bauweise, des modularen Aufbaus und der hohen Effizienz ist der Axialflussmotor eine attraktive Alternative zur etablierten Radialflussmotor-Topologie“, sagt PEM-Leiter Prof. Achim Kampker: „Vor allem in Anwendungen mit höheren Eck- und maximalen Rotordrehzahlen fällt die Effizienz des Motors aber aufgrund von Wirbelstromverlusten noch gering aus.“
In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie für zweieinhalb Jahre geförderten Forschungsprojekt namens „REFORMAT“ will das PEM-Team nun gemeinsam mit dem Industriepartner Röscher an einem Wickelprozess zur Herstellung von konzentrierten Axialflussmotorspulen aus profilierten Litzendrähten durch direktes Bewickeln der Statorkerne arbeiten.
„Aufgrund der aktuell sehr begrenzten Anwendung ist die Produktreife und der Industrialisierungsgrad des Axialflussmotors noch gering und der Prozess daher meist kostenintensiv“, sagt PEMs Projektverantwortlicher David Drexler. Daher bestehe die „Notwendigkeit, den Produktionsprozess des Axialflussmotors grundlegend zu untersuchen, den technologischen Reifegrad zu erhöhen und die zugehörigen Kosten zu senken“.
Im Rahmen von „REFORMAT“ wollen PEM und Röscher eine Prozessstation entwickeln, aufbauen und validieren, wobei das Wickelverfahren sich flexibel an unterschiedliche Spulen-Geometrien und profilierte Litzen-Topologien mit verschiedenen Isolationssystemen anpassen lassen soll. Darüber hinaus sollen die Schnittstellen zu vor- und nachgelagerten Prozessschritten berücksichtig werden, um die Integration der Systemlösung in bestehende Produktionssysteme zu ermöglichen.
Axialflussmotoren sind besonders kompakt gebaut. Im Gegensatz zu den sonst üblichen Radialflussmotoren ist das Magnetfeld des Stator hier nicht entlang des Radius, sondern der Drehachse des Elektromotors ausgerichtet. Das soll für eine höhere Leistungsdichte sorgen, womit diese Elektromotoren insgesamt etwas kleiner sind. Aufgrund der Anordnung der Komponenten sind sie oft eher scheibenförmig.
Bisher finden sich Axialflussmotoren allerdings fast ausschließlich in Hochleistungs-Sportwagen wie etwa dem Ferrari SF90 Stradale oder dem Lamborghini Revuelto, in denen Axialflussmotoren als Zusatzantrieb zur Unterstützung des Verbrenners genutzt werden. Die Axialflussmotoren beider Modelle stammen vom britischen Unternehmen Yasa, das 2021 von Mercedes-Benz übernommen wurde und mittlerweile über 50.000 solcher Antriebseinheiten hergestellt hat. Unter dem Dach von Mercedes ist vergangenes Jahr das Konzeptfahrzeug AMG GT XX vorgestellt worden, das über drei dieser Motoren vonYasa verfügt und im August zahlreiche Weltrekorde aufgestellt hat – auch dank der Leistung und Effizienz seines Antriebs.
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