Az e-autók műanyag motorjai kevésbé súlyosak
Műanyag házú, könnyű és tömeggyártásra alkalmas motor: ezen dolgoznak jelenleg a kutatók. A „közvetlenül hűtött elektromos motor beépített könnyű házzal” projektről, amellyel az elektromos autók jelentősen fogyhatnak.
Ha az e-autók könnyebbek lesznek, a motornak is le kell karcsúsodnia - ezt megtehetjük például szálerősítésű műanyagokból való gyártással. Különösen a ház esetében a könnyebb anyag pótolhatja a nehezebb fémet, és így csökkentheti az e-mobilok súlyát. A probléma: Az acéltól eltérően a műanyag alig oszlatja el a hőt. A motor gyorsan túlmelegedhet.
A Fraunhofer Kémiai Technológiai Intézet és a Karlsruhe Műszaki Intézet jelenleg erre mutat megoldást - egy új típusú villanymotorok hűtőrendszerére. Ez a hajtás teljesítmény-sűrűségét és hatékonyságát tekintve is lényegesen jobbá teszi a hajtást.
Az együttműködési projekt neve „Demil”, rövidítve: „Közvetlenül hűtött elektromos motor beépített könnyű házzal”, amelyben a kutatók olyan koncepciót dolgoznak ki, amely közvetlenül hűti az állórészt és a rotort. Az elektromos motor egy forgó rotorból és egy álló állórészből áll. Az állórészben tekercselt rézhuzalok vannak, amelyeken keresztül áram folyik. Az elektromos veszteségek nagy része itt jelentkezik. "Koncepciónk igazi újítása az állórészben rejlik" - mondja Robert Maertens, a Fraunhofer ICT tudósa.
Lapos huzal helyettesíti a kerek huzalt: Így működik a koncepció
Az elektromos motorok magas, több mint 90 százalékos hatékonysággal rendelkeznek. Az elektromos teljesítmény nagy része így mechanikai energiává alakul. Az elektromos energia fennmaradó tíz százaléka hő formájában elvész. Annak érdekében, hogy a motor ne kerüljön túlmelegedésre, az állórész hőjét eddig egy fém házon keresztül egy hideg vízzel ellátott hűtőkabátba juttatták. A „Demil” című részben a kutatók a kerek huzalt téglalap alakú lapos huzalra cserélik, amelyet közelebb lehet tekerni az állórészhez.
Ez több helyet teremtene a szomszédos hűtővezeték számára a lapos vezetékek mellett. "Ennek az optimalizálásnak köszönhetően a hőveszteség elosztható a belső hűtőcsatornán keresztül, és nem kell tovább a fémházon keresztül kifelé szállítani egy hűtőkabátba" - magyarázza Maertens. A hűtőkabátra már nincs szükség ebben a koncepcióban. Ezenkívül a termikus tehetetlenség alacsonyabb, és a motor nagyobb folyamatos teljesítményt is elér. És: A rotor hűtésével hővesztesége is elosztható a motorban.
Könnyű felépítés: szálerősítésű, hőre keményedő műanyagok az elektromos motorban
Könnyű konstrukciónál ez azt jelenti: Mivel a hő ott keletkezik, ahol a keletkezik, a teljes motor, beleértve a házat is, műanyagból készülhet. Ez könnyebbé és könnyebben gyárthatóvá teszi, mint az alumínium ház. Még bonyolult geometriák is lehetségesek utólagos feldolgozás nélkül - a költségek és a súly megtakarításra kerül. A korábban szükséges fémet, amely hővezetőként szolgált, műanyaggal lehet helyettesíteni - rossz hővezető.
Saját állításaik szerint a kutatók szálerősítésű, hőre keményedő műanyagokat használnak, amelyekre jellemző a magas hőmérsékleti ellenállás és az agresszív hűtőközegekkel szembeni nagy ellenállás. A hőre lágyuló műanyagokkal ellentétben nem duzzadnak, amikor vegyi anyagokkal érintkeznek.
Könnyű elektromos motor: tömeggyártásra alkalmas
A kutatók szerint a műanyag ház automatizált fröccsöntési eljárással készül, a prototípusokat négy perces ciklusidőben állítják elő. Magukat a sztorokat hővezető epoxigyanta formázó vegyülettel kapszulázzák áttranszformáló eljárással. Saját állításaik szerint a kutatócsoport tervezte és gyártási folyamatait figyelembe véve tervezte az elektromotort, hogy tömegesen lehessen előállítani.
Hol van a projekt? Az állórészszerkezet elkészült, a hűtési koncepciót kísérletileg validálták. „Elektromos energiával vezettük be a hőmennyiséget a réz tekercsekbe, amelyek a szimuláció szerint valós működés közben jelentkeznek. Meg tudtuk mutatni, hogy a várható energiaveszteség több mint 80 százalékát már képesek vagyunk lehűteni ”- mondja Maertens. A fennmaradó majdnem 20 százalékra már vannak megközelítések, például a hűtővíz áramlásának optimalizálásával. A kutatók jelenleg úgy szerelik össze a rotorokat, hogy azok hamarosan működtethessék a motort az elektrotechnikai intézet próbapadján, és valós működésben érvényesíthessék.