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Der leistungsstärkste Permanentmagnet-Elektromotor der Welt wird derzeit in Großbritannien entwickelt. Das auf Elektrifizierung spezialisierte Unternehmen Equipmake hat sich mit dem führenden Unternehmen für additive Fertigung HiETA zusammengetan, um den Motor der nächsten Generation im Rahmen eines revolutionären, von Innovate UK geförderten Projekts zu entwickeln.
- Equipmake, ein Experte für Elektrifizierung, und HiETA, ein führendes Unternehmen für additive Fertigung, arbeiten gemeinsam an einem innovativen neuen Elektromotor
- Er trägt den Codenamen AMPERE und wird durch additive Fertigung leichter, kleiner und thermisch effizienter als herkömmliche Permanentmagnetmotoren sein.
- Mit einer Spitzenleistung von 220 kW bei 30.000 U/min und einem Gewicht von weniger als 10 kg will AMPERE der leistungsstärkste Elektromotor der Welt sein (20 kW pro kg).
- Der bahnbrechende Einsatz der additiven Fertigung - im Wesentlichen 3D-Metalldruck - wird es auch ermöglichen, möglichst wenig hochfestes Legierungs- und Magnetmaterial zu verwenden, um die Kosten so niedrig wie möglich zu halten.
- AMPERE kann in vielen Bereichen eingesetzt werden, von der Automobilindustrie über die Luft- und Raumfahrt bis hin zur Schifffahrt.
Der neue Motor mit dem Codenamen AMPERE stützt sich auf Equipmakes weltweit führendes Know-how im Elektromotorenbau und HiETAs bahnbrechendes Wissen in der Wärmetechnik und der additiven Fertigung mit dem Ziel, einen extrem leichten, effizienten und kostengünstigen Elektromotor mit einer Spitzenleistungsdichte von mehr als 20 kW pro kg zu produzieren - mehr als viermal so viel wie ein herkömmlicher Elektromotor.
Der Schlüssel zur Leistung von AMPERE liegt in der Kombination eines fortschrittlichen Motordesigns mit der additiven Fertigung, bei der die Metallstruktur nicht aus einem massiven Block gefräst, sondern in 3D gedruckt wird.
Das bringt viele Vorteile. Erstens wird Metall nur dort eingesetzt, wo es benötigt wird. Zweitens können thermisch effiziente dünne Wände und optimierte feine Oberflächendetails direkt mit der Motorstruktur kombiniert werden, wodurch mehrteilige Baugruppen durch eine einzige, komplexe Architektur ersetzt werden, die außergewöhnlich gut gekühlt werden kann, leicht ist, ein geringes Trägheitsmoment aufweist und eine stark erhöhte Drehzahl ermöglicht.
Dieser Ansatz bedeutet nicht nur, dass AMPERE die geringste Menge an hochfesten Legierungen in seiner Konstruktion verwenden wird, sondern auch die geringste Menge an teuren aktiven Materialien - den Magneten -, um die Kosten so niedrig wie möglich zu halten.
Equipmake und HiETA streben für AMPERE eine Spitzenleistung von 220 kW bei 30.000 U/min und ein Gewicht von weniger als 10 kg an. Im Vergleich dazu würden selbst die besten Standard-Permanentmagnetmotoren, die heute im Einsatz sind, kaum 5 kW pro kg aufbringen. Der innovative APM 125 von Equipmake, einer der leistungsstärksten Kfz-Elektromotoren der Welt, der die Speichenarchitektur des Unternehmens zur Maximierung der Kühlleistung nutzt, bietet eine Spitzenleistung von 125 kW bei 12.000 U/min und ein Gewicht von nur 14 kg, was einer Leistungsdichte von knapp 9 kW pro kg entspricht.
Die ersten AMPERE-Prototypen sollen in 12 Monaten einsatzbereit sein.
Ende letzten Jahres eröffnete Equipmake sein völlig neues Werk in Snetterton, Norfolk, wo das Unternehmen eine Komplettlösung für Elektrofahrzeuge anbietet und in der Lage ist, alles von Motoren bis hin zu vollständig elektrifizierten Plattformen zu entwickeln, zu testen und zu fertigen, um die Automobil- und Luftfahrtbranche zu unterstützen. Vor Ort entwickelt und fertigt das Unternehmen sein voll integriertes Elektrobus-Chassis für einen zunehmend internationalen Kundenstamm. Die innovativen APM-Motoren werden in den EBus-Fahrgestellen eingesetzt und werden auch das kommende Ariel HIPERCAR antreiben.
Ian Foley, Geschäftsführer von Equipmake, sagte: "Equipmake hat in den letzten Jahren große Sprünge in der Leistung von Elektromotoren gemacht. Unsere fortschrittlichen APM-Motoren bieten dank ihrer kompakten und leichten Bauweise eine klassenführende Leistungsdichte. Die additive Fertigung ist der Schlüssel zum nächsten Schritt, und wir freuen uns, mit HiETA bei AMPERE zusammenzuarbeiten. Dieses aufregende Projekt hat das Potenzial, unsere Vorstellung davon, was ein Elektromotor bieten kann, völlig zu verändern - und mit einer solch enormen Leistung in einem so kleinen Paket zu so geringen Kosten wie möglich wird dieser Motor die Elektromobilität weiter revolutionieren, sei es in der Automobilindustrie oder in der Luft- und Raumfahrt. Wir sind Innovate UK für ihre Unterstützung dankbar und freuen uns darauf, die ersten AMPERE-Prototypen bald zum Laufen zu bringen."
Andy Jones, Leiter des Innovationsprogramms bei HiETA, sagte: "AMPERE bietet die Möglichkeit, sowohl HiETAs Fachwissen im Bereich des Wärmemanagements als auch die durch die additive Fertigung ermöglichte Herstellung komplexer, dünnwandiger Strukturen auf die Konstruktion von Elektromotoren anzuwenden, um ehrgeizige Leistungsdichten zu realisieren. Wir können die Größe der Komponenten für das Wärmemanagement im Vergleich zu konventionellen Verfahren in der Regel um das Fünffache reduzieren, was die Integration von Wärmeübertragungsfunktionen der nächsten Generation in den Rotor, den Stator und die Elektronikkühlung ermöglicht. Darüber hinaus werden die Freiheiten der additiven Fertigung genutzt, um die strukturelle Leistung zu optimieren. Wir integrieren diese Vorteile in das fortschrittliche Elektromotorendesign von Equipmake von Grund auf und freuen uns darauf, den Motor in naher Zukunft herzustellen und zu testen."
