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.
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.
Magnettechnologie:
Der kluge Einsatz der passenden Magnettechnologie für die Maschinenauslegung ermöglicht die Erfüllung der unterschiedlichsten Kundenanforderungen. Kontinuierliche Weiterentwicklungen beider Magnetmaterialien sind hier sehr hilfreich.
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.
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.
Je nach Kundenanforderungen kann eine weitere Steigerung erzielt werden, z.B. durch Segmentierung der Magnete.
Eine feinere Polteilung ermöglicht
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.
Systemintegration
Die Integration von Motor und Leistungselektronik und teilweise uch von Getriebekomponenten in ein gemeinsames Gehäuse schafft
Diese, von Compact Dynamics bereits realisierten Optimierungen für Luftfahrtanwendungen haben zu einem signifikanten Anstieg der Leistungsdichte geführt:
Weiteres Optimierungspotenzial sehen wir in
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.
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