Efektywne lekkie silniki do pojazdów elektrycznych

Do szerokiej realizacji elektromobilności integralnym elementem jest niedrogie i elastyczne wytwarzanie wydajnej techniki napędowej elektrycznej. Między innymi nowe koncepcje lekkiej konstrukcji mogą obniżyć masę pojazdu, a tym samym zmniejszyć zużycie energii podczas przyspieszania. Oprócz dotychczasowych obszarów lekkiej konstrukcji, takich jak karoseria, w przyszłości będzie również chodziło o optymalizację masy silnika elektrycznego. Celem projektu „ProLeMo”, w którym bierze udział Instytut Technologiczny Karlsruhe (KIT), jest opracowanie technologii produkcji seryjnej gotowych do seryjnej produkcji technologii napędowej.

Podczas gdy obecne stacjonarne silniki elektryczne już wykazują wysoką sprawność do 95 procent, realizacja liczby sztuk i wariantów w produkcji seryjnej jest jeszcze dużym wyzwaniem dla techniki produkcji. Jednocześnie chodzi o zwiększenie stosunku mocy silnika do jego masy – tzw. wskaźnika mocy – i tym samym przyczynienie się do redukcji masy pojazdu. „W tym celu z jednej strony muszą być wprowadzane nowe materiały do silników, a z drugiej musi zostać osiągnięta uproszczona produkcja komponentów silnika”, wyjaśnia Manuel Peter z Instytutu Produkcji w KIT. Aby rozwiązać te wyzwania, projekt partnerski ProLeMo opiera się na całościowym i kompleksowym podejściu interdyscyplinarnym. Celem jest zwiększenie wskaźnika mocy silników elektrycznych przy jednoczesnym uproszczeniu procesów produkcyjnych.

Instytut wbk bada w ramach ProLeMo rozwiązania dotyczące zastosowania wzmacnianego włóknami tworzywa sztucznego w silniku elektrycznym. W ciągu najbliższych trzech lat naukowcy będą rozwijać niezbędny łańcuch procesów do produkcji demonstratora. Dzięki temu możliwe będzie wytwarzanie rozpatrywanych komponentów silnika, takich jak wirnik, stojan i obudowa z zintegrowanym chłodzeniem. Instytut Systemów Pojazdów (FAST) opracowuje elementy z kompozytów włóknistych i zapewnia, dzięki zastosowaniu nowoczesnych narzędzi symulacyjnych, że spełniają one wymagania.

W projekcie zaangażowani partnerzy posiadają wszystkie niezbędne kompetencje. Koordynatorem konsorcjum jest firma Witten-Stein cyber motor GmbH, specjalizująca się w rozwoju i produkcji silników synchronicznych o wysokiej mocy z magnesami trwałymi. W zakresie technologii wtrysku firma Arburg GmbH + Co KG pracuje nad zastosowaniem alternatywnych, wtryskiwalnych materiałów do komponentów silnika. Do zadań obróbki skrawaniem oraz układania włókien zaangażowane są firmy Index-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky, specjalizujące się w obrabiarkach i centrach obróbki tokarskiej i frezarskiej. Rozwój procesów i maszyn do produkcji niezbędnych uzwojeń przejmuje firma Aumann GmbH. Z punktu widzenia badań, projekt wspierają Instytut Techniki Produkcji (wbk) oraz Instytut Systemów Pojazdów (FAST) z Karlsruher Institut für Technologie (KIT), realizując go na przestrzeni trzech lat.

Projekt badawczy jest finansowany z łącznym budżetem 3,3 miliona euro przez Federalne Ministerstwo Gospodarki (BMWi) z kwotą 1,7 miliona euro. Organem nadzorującym projekt jest Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR).