EM2 - HEaK

Hocheffizienter Elektromotor mit additiv gefertigtem Kühlsystem in Kunststoffumspritzung

Für die Entwicklung emissionsarmer Fahrzeuge werden effiziente elektrische Maschinen mit hoher Leistungsdichte benötigt. Aufgrund thermischer Beschränkungen erlauben konventionelle Kühlkonzepte für Traktionsantriebe jedoch häufig nur einen Dauerbetrieb im Teillastbereich, weshalb entsprechende Antriebe in der Regel größer dimensioniert werden müssen. Ein Ansatz für eine signifikante Steigerung der Leistungsdichte stellen Statoren mit innenliegenden Kühlkanälen dar.

Mittels kunststoffumspritzter, additiv hergestellter Rohrstrukturen soll die Integration dreidimensional verlaufender Kühlkanäle demonstriert werden. Die innovative Kombination der verschiedenen Fertigungsverfahren soll die einfache Herstellung komplexer Kühlstrukturen ermöglichen, um beispielsweise Hinterschnitte der Statorwicklung zu umgehen. Durch die gesteigerte Kühlleistung soll im Rahmen des Projekts die Dauerleistungsdichte einer Demonstratormaschine um den Faktor 2 erhöht werden.

Im Verlauf des Projekts wurden die Lage der innenliegenden Kühlkanäle im Stator mithilfe thermischer und elektromagnetischer Analysen optimiert sowie der Einfluss eingesetzter Materialien und der Kanalströmung auf die Thermik systematisch untersucht. Für den Aufbau der Demonstratormaschine wurden Konzepte zur Herstellung der additiv gefertigten Kühlkanäle sowie der eingesetzten Hairpin-Wicklung erarbeitet und der Spritzgussprozess simulativ abgebildet. Der für die Validierung vorgesehene Prototyp befindet sich derzeit im Aufbau und wird abschließend auf einem Leistungsprüfstand vermessen.

Eckdaten

Forschungsfeld

Mobility Technologies

Projektlaufzeit

01.07.2021 bis 30.06.2023

Projektbeteiligte