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Energy Management


Siemens-Forscher perfektionieren Elektromotor

Inside e-Car

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Strom-Sportler: Den Furtive eGT treibt ein Elektromotor mit Rekord-Wirkungsgrad an. Tilo Moser und Franz Wagner testen den Antrieb auf dem Motoren-Prüfstand

Siemens hat den Elektroantrieb für die Industrie perfektioniert. Warum nicht damit einfach auch Auto fahren? Die Ansprüche der Automobilkunden sind einfach zu hoch.

So soll ein Automotor hochautomatisiert in zehntausendfacher Stückzahl gebaut werden, bei hoher Leistung möglichst wenig wiegen, und auch bei extremen Temperaturschwankungen funktionieren.

Grundsätzlich gibt zwei große Gruppen elektrischer Antriebe: elektrisch erregte Asynchronmaschinen oder permanent erregte Synchronmotoren. Eine Asynchronmaschine fällt bei gleicher Leistung etwa 10 bis 15 Prozent schwerer und größer aus, weil die Leistungsdichte geringer ist, hat aber einen strategischen Vorteil: Man braucht keine Permanentmagnete und kann damit auch auf Seltene Erden wie etwa Neodym verzichten. Damit entfallen die Abhängigkeit vom derzeitigen Hauptabbauland China und das Risiko, plötzlich mit stark steigenden Preisen konfrontiert zu sein. Bei künftigen Asynchronmaschinen gilt es vor allem, die Leistungsdichte weiter zu steigern.

Wirkungsgrad von 97 Prozent
Die Turbos unter den Elektromaschinen sind aber zweifellos die permanent erregten Synchronmotoren. Sie sind effizienter, Wirkungsgrade von 97 Prozent sind greifbar nah. Ein wichtiger Entwicklungsschwerpunkt ist es in diesem Fall, den Einsatz Seltener Erden so weit wie möglich zu reduzieren. Ein Weg dazu könnte ein Hybridmotor sein, der bei Teillast wie ein Permanentmagnetmotor arbeitet, höhere Leistungsanforderungen jedoch mit einer Fremderregung des Magnetfeldes abdeckt.

Gesamtsystem optimieren
Der Schwerpunkt des Teams von „Inside e-Car“, einer Geschäftseinheit von Siemens, in der die Spezialisten des Sektors Industry an der Entwicklung von Elektromotoren für Autos tüfteln, liegt momentan jedoch auf der Entwicklung eines optimierten Gesamtsystems. Die bewährte Antriebstechnik soll an die Fahrzeuganforderungen angepasst werden. Besonders gilt dies für den Inverter, der den Gleichstrom aus der Batterie in den für die Elektromotoren benötigten Wechselstrom konvertiert – oder beim Bremsen umgekehrt den von der Elektromaschine im Generatorbetrieb erzeugten Strom speicherfähig macht. „Hier unterscheiden sich die Anforderungen zwischen einer Werkzeugmaschine und einem Auto noch deutlicher als beim Motor selbst“, weiß Karsten Michels, der die Geschäftseinheit „Inside e-Car“ leitet.

Autorin:
Elisabeth Dokaupil

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