eMotoren Aviation Luftfahrt

Aviation

Luftfahrtanwendungen lassen sich leicht von Motorsportanwendungen ableiten, da die Anforderungen teilweise sehr ähnlich sind. Ein hohe Leistungsdichte ermöglicht die Vision vom elektrischen Fliegen mit großer Payload.

Aviation - Compact Dynamics

Lag die Leistungsdichte (kW/kg) von E-Motor, Leistungselektronik und Gehäuse noch 2016 bei rund 8 kW / kg bei Dauerleistung und ca. 11 kW / kg bei Spitzenleistung (2 Minuten), wird die technische Entwicklung der kommenden Jahre für einen deutlichen Anstieg dieser Werte sorgen.

Mögliche Verbesserungspotenziale

Magnettechnologie:

Magnettechnologie
Magnettechnologie

Der kluge Einsatz der passenden Magnettechnologie für die Maschinenauslegung ermöglicht die Erfüllung der unterschiedlichsten Kundenanforderungen. Kontinuierliche Weiterentwicklungen beider Magnetmaterialien sind hier sehr hilfreich.

Rotortopologie

Innen- oder Aussenläufer

Im Unterschied zu Innenläufern kann bei Außenläuferantrieben der Luftspalt sehr gering gehalten werden, da die Rotorbandage entfällt, die sonst den magnetischen Luftspalt sehr stark beeinflusst. Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator ist maßgeblich für den Flächenschub und somit für Drehmoment und Leistungs einer elektrischen Maschine relevant.

Rotortopologie
Innenläufer mit Bandage – Aussenläufer ohne Bandage
Magnettopologie

Magnetanordnung

Oberflächenmagnete mit softmagnetischem Joch vs. Halbach-Array sind Beispiele für E-Maschinen mit unterschiedlich hoher Leistungsdichte, jedoch auf recht hohem Niveau, z.B. für Motorsport und Luftfahrt.

Magnettopologie
Softmagnetisches Joch
Magnettopologie
Halbach Array

Je nach Kundenanforderungen kann eine weitere Steigerung erzielt werden, z.B. durch Segmentierung der Magnete.

Magnet-Polteilung

Eine feinere Polteilung ermöglicht

  • Kleinere Wickelköpfe
  • Bessere Kühlung für die Wicklung
  • Weniger Magnetmaterial und Eisen
  • Gewichtsreduktion
Magnetpolteilung
Magnetpolteilung
Leistungselektronik Innovationen

Erhöhung Taktfrequenz

Ein spezielles Design der Leistungselektronik ermöglicht deutlich höhere Taktfrequenzen bis zu 60 kHz, somit sinusförmige Stromformen selbst bei sehr hohen Polwechselfrequenzen, wie bei feinpoligen Maschinen und sehr hohen Drehzahlen. Dies führt zu besseren Wirkungsgraden und höheren Leistungsdichten.

  • Bessere Wirkungsgrade


Systemintegration

Die Integration von Motor und Leistungselektronik und teilweise uch von Getriebekomponenten in ein gemeinsames Gehäuse schafft

  • gemeinsame Kühlkreisläufe
  • Entfall der Phasenkabel
  • Gewichtsreduktion
  • Erhöhung der Leistungsdichte

Diese, von Compact Dynamics bereits realisierten Optimierungen für Luftfahrtanwendungen haben zu einem signifikanten Anstieg der Leistungsdichte geführt:

Aviation - Systemintegration

Weiteres Optimierungspotenzial sehen wir in

  • verbesserten Materialeigenschaften
  • neuen Kühlungs-Technologien
  • der Optimierung der Antriebssysteme, auch durch höhere Systemintegration
Aussichten Leistungsdichte
Aussichten Leistungsdichte

Leistungsdichten von bis zu 14 kW / kg und mehr bei Dauerleistung und deutlich über 18 kW / kg bei Spitzenleistung sind bei Fortführung unseres bereits eingeschlagenen Entwicklungspfades für Anwendungen in der elektrischen Luftfahrt durchaus realistisch.

Sprechen Sie uns an!

Aviation - Fokusdiagramm

Aktuelles 2018:

19.05.2017  bis 18.02.2018
"tutto a posto" | Max Wagner

Bildhauer Köpfe & Portraits, Skulpturen
Ausstellung bei Compact Dynamics GmbH in Starnberg.

Weitere Informationen

Compact Dynamics GmbH
Moosstraße 9
82319 Starnberg
Telefon +49 8151 9043-0
Fax +49 8151 9043-20

Sprechen Sie mit uns

Compact Dynamics GmbH:  Technologiebeispiele » Aviation