Efficiënte lichte motoren voor elektrische voertuigen

Voor de grootschalige implementatie van elektromobiliteit is de kosteneffectieve en flexibele productie van efficiënte elektrische aandrijftechniek een integraal onderdeel. Onder andere kunnen nieuwe lichtgewichtconcepten het voertuiggewicht verlagen en zo het energieverbruik bij het accelereren verminderen. Naast de bestaande lichtgewichtbouwgebieden, zoals de carrosserie, zal het in de toekomst ook gaan om het gewichtsoptimaliseren van de elektromotor. Het ontwikkelen van serieproductietechnologieën die geschikt zijn voor massaproductie is het doel van het project 'ProLeMo', waaraan het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) deelneemt.

Terwijl huidige stationaire elektromotoren al een hoog rendement van tot 95 procent behalen, vormt de realisatie van een serieproductie die flexibel is in aantallen en varianten nog een grote uitdaging voor de productietechniek. Tegelijkertijd gaat het erom de verhouding tussen motorvermogen en motorgewicht – het vermogensgewicht – te verhogen en zo bij te dragen aan de vermindering van het voertuiggewicht. "Hierbij moeten enerzijds nieuwe materialen in de motoren worden geïntegreerd en anderzijds moet een vereenvoudigde fabricage voor de motorkomponenten worden bereikt," legt Manuel Peter uit van het wbk Instituut voor Productietechniek aan het KIT. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, vertrouwt het samenwerkingsproject ProLeMo, samen met partners uit het bedrijfsleven en de wetenschap, op een holistische en uitgebreide aanpak van interdisciplinaire samenwerking. Het doel is het verhogen van het vermogensgewicht van elektromotoren terwijl de fabricageprocessen tegelijkertijd worden vereenvoudigd.

Het wbk onderzoekt in ProLeMo oplossingen voor het gebruik van vezelversterkt kunststof in elektromotoren. In de komende drie jaar bouwen de wetenschappers de benodigde procesketen op voor de fabricage van een demonstrator. Hierdoor moeten de onderzochte motorkomponenten rotor, stator en behuizing met geïntegreerde koeling kunnen worden vervaardigd. Het Instituut voor VoertuigSystemen (FAST) ontwikkelt de onderdelen van vezelcomposietmaterialen en zorgt door het gebruik van moderne simulatiehulpmiddelen dat ze aan de eisen voldoen.

In het project dekken de betrokken partners alle benodigde competenties. De projectcoördinator is het bedrijf Witten-Stein cyber motor GmbH, dat gespecialiseerd is in de ontwikkeling en productie van permanente magneet hoogvermogen-synchronmotoren. Op het gebied van spuitgiettechniek werkt de Arburg GmbH + Co KG aan het gebruik van alternatieve, spuitgietbare materialen voor motorkomponenten. Voor bewerkings- en vezelplaatsingswerkzaamheden zijn de Index-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky betrokken bij het project, gespecialiseerd in draaibanken en draaifräs-centra. De proces- en machineontwikkeling voor de fabricage van de benodigde spoelen wordt verzorgd door Aumann GmbH. Fasegericht wordt het project ondersteund door het Instituut voor Productietechniek (wbk) en het Instituut voor VoertuigSystemen (FAST) van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Het onderzoeksproject wordt gefinancierd met een totaalbedrag van 3,3 miljoen euro door het Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi), met 1,7 miljoen euro. De projectbeheerder is het Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).