SONDERAUSGABE "Fit for E-Volution" - konstruktion.de

TECHNOLOGIEGroßseriengerechte FertigungsstrukturDie Forscher der TU Chemnitz wollennun in Zusammenarbeit mit dem KIT(Karlsruher Institut fürTechnologie) sowieder Compact Dynamics GmbH untersuchen,wie man die Fertigung solcherMotoren optimieren und deren Herstellungskostensenken kann. Als Rahmenbedingunggehen sie von einer Jahresproduktionvon 50 000 Stück und einerKostenreduktion von über 60 Prozentaus. Neben der Entwicklung großseriengerechterProzesse zur Herstellung vonMotorgehäuse,Stator und Rotor arbeitetdas Team an einem innovativen dreidimensionalenWickelverfahren für dieRotorglocke.Leichtbau im Motorenbereich stehtim Fokus einer Entwicklung an der LeipzigerHochschule fürTechnik, Wirtschaftund Kultur: Eine innermotorische Wasserkühlungsoll das Gewicht von Asynchron-Aggregatenum 25 Prozent reduzieren.Beim einem Prototypen, den EntwicklerPierre Köhring zusammen mitdem hessischen SondermaschinenbauerAKH gebaut hat, wurden ausgestanzteAluminiumscheiben, die auf der Motorwellesitzen, übereinander gelegt undwasserdicht miteinander verbunden. Derdurch die Ausstanzungen geführte Kanalist mit einem Kühlkreislauf verbunden.Tests zeigten, dass die effiziente Wärmeableitungeines Pakets aus KühlsegmenihrerEntwicklung eines neuartigen E-Aggregates: Der so genannte „Reluktanzmotor“arbeitet ohne die bei konventionellenE-Motoren üblichen Dauermagnete,wasden Verzicht auf die darinverwendeten Seltenen Erden möglichmacht. Die Rolle der Magnete übernehmenSpulen, die erst per Stromfluss aktiviert,also magnetisch werden. Kernstückdes Reluktanzaggregates ist ein beweglicherRotor, der aus Eisen besteht. DasAggregat wird seit April in einem RangeRover Evoque auf seine Alltagstauglichkeitgetestet: Dazu sind die Antriebskomponentenin einem kompakten Getriebeintegriert, das die Kraft auf dieVorderräder des Evoque überträgt. FederführenderEntwickler des Motors warein Ingenieursteam des Zulieferers Inverto,einer Ausgründung der UniversitätGent. Wie Inverto-EntwicklungschefJohn De Clercq erklärt, verspricht derReluktanzmotor einen geringeren Energieverbrauchsowie höhere Drehzahlen– und damit größeren Fahrspaß – alskonventionelle Elektromotoren. Zudemzeichne sich das Aggregat durch eine effizienteRekuperation –die Energierückgewinnungbeim Bremsen –aus. Hauptargumentfür das Konzept der Reluktanzmotorenist allerdings der reduzierteKostenfaktor: Die Materialien, die Invertofür das Aggregat verwendet, liegen„nicht über fünf Euro pro Kilo“, wie DeClercq betont. Flanders Drive und seinezwölf Partnerunternehmen sind zusammenmit sechs weiteren internationalenFirmen beziehungsweise UniversitätenTeil des europäischen Forschungsprojektes„EVectoorc“ (Electric Vehicle Controlof Individual Wheel Torque for OnandOff-Road Conditions), das bis 2014angelegt ist. Zu den Beteiligten Automobilherstellernzählen auch Land Roverund Jaguar sowie die VW-Tochter Skoda.Potenzial zur Kostensenkung beimBau von Elektrofahrzeugen versprichtauch ein Entwicklungsprojekt mit derBezeichnung „GroAx“ an der TechnischenUniversität Chemnitz: Das Kürzelsteht für „Großserientaugliches Herstellungsverfahrenfür neuartige elektrischeAxialflussmotoren“. Dabei handelt essich um Elektromotoren mit einem einfachenAufbau der Kupferwicklungen,die eine geringe Betriebsspannung vonunter 60 Volt zulassen. Ein Faktor, derbei der Herstellung der Elektrofahrzeugevor allem mit Blick auf die Handhabungin der Werkstatt sowie durch Rettungskräfteeine Rolle spielt: Schutzmaßnahmen,wie sie bislang fürBatteriespan-Bereits serienreif präsentiertsich der elektrische Radnabenantrieb des US-Herstellers ProteanElectric.Das „Protean DriveSystem“ setzt sich aus Radnabenmotoren,einem integriertenInverter sowie Steuer-Elektronik und -Softwarezusammen.nungen von 300 bis 600Volt erforderlichwaren, lassen sich damit reduzieren.Doch Axialfluss-Motoren werden bislangnur in kleinen Stückzahlen mit einemrecht geringen Automatisierungsgradgebaut.Bild: Proteanten die Nennleistung des Motors steigert.Nun soll das Aggregat in einem Pkw erprobtwerden. Schon 2014 könnte es inProduktion gehen.Bereits serienreif präsentiert sich derelektrische Radnabenantrieb des US-Herstellers Protean Electric.Das „ProteanDrive System“ setzt sich aus Radnabenmotoren,einem integrierten Invertersowie Steuer-Elektronik und -Softwarezusammen. Es lässt sich als Zwei- oderVierradantrieb in Hybrid-, Plug-in-Hybridoder Elektrofahrzeugen einsetzen.Die jeweils 31 Kilo schweren, im Durchmesser420 Millimeter großen sowie 115Millimeter breiten Motoren können inkonventionellen 18- bis 24-Zoll-Felgeninstalliert werden, ohne die originalenRadlager modifizieren zu müssen. Eineinzelner Motor generiert ein Höchst-Drehmoment von 1000 Newtonmeter,kontinuierliche 700 Newtonmeter, eineSpitzenleistung von 81 Kilowatt sowieeine Dauerleistung von 54 Kilowatt. Biszu 85 Prozent der Energie lassen sichüber den Rekuperations-Modus wiederzurückgewinnen. Beim Einsatz in einemHybridfahrzeug prognostiziert Proteaneine Kraftstoffersparnis von maximal 30Prozent –jenach Fahrzeuggewicht undBatteriegröße.Der Radnabenantrieb wurde bereitserfolgreich in Pkw, Kastenwagen undPickups erprobt, darunter von Brabusgebaute Elektro- und Hybridversionender Mercedes E-Klasse, des Opel/VauxhallVivaro sowie des Ford F150 Pickup.Die Vorserien-Produktion im neu errichtetenchinesischen Werk Liyang ist bereitsangelaufen, 2014 soll es den vollenBetrieb aufnehmen.AUTOMOBILPRODUKTION · Oktober 201327