OptiMotor – Entwicklung und Fertigung eines hocheffizienten Synchron-Reluktanzmotors (SynRM) durch einen innovativen Multi-Material Druckprozess und den Einsatz von optimierten Hochleistungsbiopolymermagneten
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines leichten Synchron-Reluktanzmotors (SynRM), der die Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung nutzt und aus biobasierten, mit weichmagnetischen Partikeln, sowie Glasfasern gefüllten Verbundwerkstoffen besteht. Die Rotorgeometrie wird dabei gezielt hinsichtlich magnetischer und mechanischer Eigenschaften optimiert. Zum Abschluss des Projekts ist der Aufbau eines funktionsfähigen Demonstrators vorgesehen.
Projektpartner
TECNARO GmbH, FAR-UK, Involute Engineering, Brunel University London
Laufzeit
01.12.2024 – 31.05.2027
Fördergeber
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) beim Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Motivation
Der Einsatz von Synchron-Reluktanzmotoren bietet für elektrische Antriebe den Vorteil, ohne Rotorwicklungen und auf teure Seltenerdmagnete zu verzichten, wodurch sich Material- und CO₂-Aufwand reduzieren lassen. Polymergebundene Verbundwerkstoffe mit weichmagnetischen Partikeln in Kombination mit additiver Fertigung eröffnen darüber hinaus eine große Gestaltungsfreiheit, um Rotor- und Statorgeometrien strukturell und magnetisch gezielt anzupassen. Auf diese Weise leistet das Projekt einen Beitrag zur Entwicklung leichterer, effizienterer und ökologisch nachhaltigerer Antriebssysteme.
Vorgehen
Der Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC) wird die strukturelle und materialtechnische Basis für den additiv gefertigten SynRM erarbeiten. Auf Grundlage der vom Projektpartner entwickelten Compound-Filamente werden zunächst geeignete Simulationsmodelle zur Vorhersage von mechanischen und magnetischen Eigenschaften erstellt. Zudem erfolgt die mechanische und magnetische Charakterisierung der Materialien zur Validierung der Modelle. Darüber hinaus werden geeignete Multi-Material-Druckstrategien entwickelt und angewendet, um Geometrie und Prozessparameter gezielt an die strukturellen und funktionalen Anforderungen anzupassen. Auf Basis dieser Arbeiten wird ein Rotor gefertigt, der in einem Technologiedemonstrator zum Einsatz kommt.
Danksagung
Der Lehrstuhl für Carbon Composites an der TUM bedankt sich für die Förderung des Projekts „OptiMotor“ im Rahmen der Förderschiene „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) (Förderkennzeichen: KK5135830HD4).
Ansprechpartner
Rodrigo Luengo Scotto, M.Sc.; Dipl.-Ing. Thomas Wettemann