Motortechnologien

LSP ist Entwicklungspartner Nr. 1 für Anwendungsspezifisch optimierte EC-Motoren

Elektromotor ist nicht gleich Elektromotor! Abhängig von der jeweiligen Anwendung ist bei Motoren eine hohe Dynamik, eine hohe Drehmomentdichte oder eine hohe Leistungsdichte gefordert. Hieraus ergeben sich ganz unterschiedliche Motortypen. Aus dieser Aufgabenstellung heraus hat Dr. Thomas Leiber die Physik anwendungsspezifisch neu durchdacht und drei neue Topologien (A–C) von permanenterregten Elektromotoren geschaffen.

Mit diesen neuen Motortopologien haben wir gezeigt, dass man auch in der Motorentechnik noch bahnbrechende neue Ansätze schaffen kann. Den aktuellen Entwicklungsschwerpunkt sehen wir in der Leistungsdichte kleinerer Motoren (>25kW/kg) und sind davon überzeugt, dass hier noch unmögliches möglich gemacht werden kann! Aktuell arbeiten wir intensiv an einer vierten Motortopologie (D).

Hocheffektive Entwicklung nach Automotivstandard

Unser Leistungsspektrum umfasst sämtliche Tools, mit denen auch Anforderungen an Automotive Standards (ISO 26262) berücksichtigt und optimale Ergebnisse bei komplexen Aufgabenstellungen in kürzester Zeit erzielt werden können:

  • Freedom-to-operate Checks durch umfangreiche Patentanalyse
  • Elektromagnetische Auslegung und FEM-Strukturanalysen
  • Dynamische Systemsimulation (Matlab-Simulink) von Motoren sowie elektromechanischen und elektrohydraulischen Systemen unter Berücksichtigung von thermischen Randbedingungen
  • CAD-Konstruktion inkl. Toleranzanalysen
  • Elektronikdesign mit optimierten Zwischenkreis
  • Basiscode für diverse Microcontroller (Fixed point, floating point)
  • modellbasierte Software (Regelung, Diagnose) mit automatischer Code-Generierung (Matlab Embedded Coder)
  • Motorregelung mit optimierter selbstlernender Feldschwächregelung
  • Redundanzkonzepte für Fail Operational-Betrieb
  • Musterbau (A/B-Muster) und Kleinserienproduktion (< 1000 Einheiten p.a.)
  • Moderne Prüfstände (Niedervolt, Hochvolt)
  • anwendungsspezifisches Design mit Berücksichtigung der Kostenziele für Klein- und Großserie
Preisgekrönte Innovationen

Unsere Motortechnologien wurden bereits in Antriebssystemen innovativer Fahrzeuge überführt, die mit internationalen Exzellenz-Awards ausgezeichnet wurden. Mehr erfahren Sie in unserer History of Innovations.

Motortopologie A: Motor mit Doppelluftspalt (DAG) für hochdynamische Anwendungen unter Last

Double Air Gap auf einen Blick

  • Signifikante Erhöhung des dynamischen Ansprechverhaltens auch bei hohen Lastmomenten
  • Minimierter Leistungsbedarf und thermische Belastung im hochdynamischen zyklischen Betrieb
  • Hohe Robustheit/Lebensdauer durch minimierte mechanische Belastung auf bewegliche Teile durch ideal balancierte magnetische Kräfte im Motor
  • DAG-Konzept einsetzbar für alle gängigen Motortypen wie Innen- und Außenläufer sowie Linearantriebe

DAG Eckdaten

Parameter Value
Statordurchmesser 85 mm
Statorlänge 30 mm
Trägheitsmoment Rotor 34·10⁶ kg·m²
Maximalmoment 6 Nm
Maximale Dynamik >1,75·105 rad/s²

Dynamik, die Begeistert!

Die Double Air Gap Technologie (DAG) setzt bezüglich Dynamik und Ansprechverhalten neue Maßstäbe. Die Motoren bestechen sowohl in der Ausführung als Außenläufer wie auch als Innenläufer durch eine herausragende Dynamik für den Dauerbetrieb bei maximaler Energieeffizienz im hochdynamischen Betrieb durch minimale bewegliche Trägheitsmasse. Sie reduzieren Stromspitzen und sind daher bestens geeignet für Anwendungen mit strengen Bordnetzanforderungen sowie hochdynamische zyklische Anwendungen wie z.B. Wickelmaschinen von Elektromotoren.

Die DAG-Motoren unterscheiden sich von klassischen bürstenlosen Synchronmaschinen dadurch, dass der magnetische Fluss durch einen stehenden Rückschluss geschlossen wird, was einen weiteren Luftspalt (Double Air Gap) bedingt. Durch dieses DAG-Prinzip wird die Trägheitsmasse des Rotors signifikant reduziert, gleichzeitig wird der Rotor durch ausbalancierte magnetische Kräfte nur minimal mechanisch belastet. Dadurch kann eine außergewöhnlich hohe Dynamik bei gleichzeitig hoher Lebensdauer des Motors erreicht werden.

Funktionsweise und Aufbau

Standard Innenläufer

Beim Standardmotor dient der Rotor sowohl als Träger für die Magnete und der Lagerung als auch als Rückschluss für den Drehmoment erzeugenden magnetischen Fluss. Der Rotor hat aus diesem Grund eine große Wandstärke.

DAG-Innenläufer

Die patentierten Double Air Gap Motoren von LSP besitzen eine sehr dünne Rotorwandstärke, der Rotor dient lediglich als Träger für die Magnete und der Lagerung.

Dynamik

Patente

Fragen zu den patentierten Technologien und Anfragen zur Lizenzierung stellen Sie gerne direkt an unseren Partner IPGATE.

Motortopologie B: Außenläufermotor für Anwendungen mit hoher Drehmomentdichte sowie einer guten Balance zwischen Spitzenleistung und Dauerleistung

Der CPM 90-Motor wurde mit der Spezifikation einer völlig neuartigen Wickeltechnik geboren. Diese Innovation ermöglichte es erstmals, Statoren eines Außenläufermotors automatisiert mit einem hohen Kupferfüllgrad zu bewickeln. Aufbauend auf einem ersten Grundlagenpatent gründete Dr. Leiber die Firma CPM Compact Power Motors und finanzierte die weitere Entwicklung bis zum erfolgreichen Verkauf des Unternehmens. Der CPM 90-Motor hat sich in vielfältigen Einsatzbereichen bestens bewährt – so zum Beispiel als Bestandteil eines preisgekrönten Antriebssystems für E-Bikes oder auch in der langjährigen Serienproduktion eines innovativen Antriebs im maritimen Bereich.

Patente

Fragen zu Technologien stellen Sie bitte direkt an die Assistenz von Dr. Leiber.

Motortopologie C: Mehrfachmotor mit maximaler Drehmomentdichte

Der RFTR (Radial Flux Twin Rotor) beruht auf der Erkenntnis, dass ein Magnetkreis, der sich über einen erregten Innenstator und/oder Außenstator über mehrere Rotoren schließt, eine sehr hohe Drehmomentdichte erreichen kann. Dieses Wirkungsprinzip floss bereits 2010 in diverse RFTR Patentanmeldungen sowie erste Prototypen ein und wurde von einem britischen Motorenhersteller erfolgreich industrialisiert.

RFTR auf einen Blick

  • Rekordverdächtige Drehmomentdichte (250 Nm bei nur 14 kg Motorgewicht)
  • Innovative Fertigungstechnik mit freitragendem Stator
  • Innovative Ansätze zur Motorkühlung (14kg enthält Kühlung)
  • Neueste LSP-Erkenntnisse zeigen ein großes Potenzial einer weiteren Steigerung der Nennleistungsdichte auf – die RFTR-Reise ist noch nicht am Ende!

Patente

Fragen zu Technologien stellen Sie bitte direkt an die Assistenz von Dr. Leiber.

Motortopologie D (Zukunft): Leistungsmotoren (HPM) für elektrische Antriebe (Land, Wasser, Luft)

In der LSP Ideenschmiede entsteht aktuell ein revolutionärer Motortyp D – hier ist die primäre Aufgabenstellung, die Leistungsdichte gegenüber dem Stand der Technik signifikant zu erhöhen.

Mit dieser angestrebten, sehr hohen Leistungsdichte soll unter anderem eine Revolution in der Luftfahrt mit elektrisch angetriebenen Fluggeräten (sog. e-VTOL) für den Transport von Passagieren und Fracht unterstützt werden. Denn mit den aktuell verfügbaren Technologien geraten bestimmte Luftfahrtkonzepte an physikalische Grenzen.

Aber auch andere Anwendungen – zum Beispiel elektrisch angetriebene Wasserfahrzeuge – werden immens von E-Motoren mit einer signifikant gesteigerten Leistungsdichte profitieren. Sie bietet darüber hinaus in vielen autonom gesteuerten Fahrzeugen die entsprechende Leistungsreserve, die für die hohen Sicherheitsanforderungen benötigt werden.

Fragen zu Technologien stellen Sie bitte direkt an Johannes Roßmann oder an die Assistenz von Dr. Leiber.

Ansprechpartner

Sie sind auf der Suche nach einem kompetenten, erfahrenen Entwicklungspartner für Ihre Motortechnologie? Wir analysieren Ihre Spezifikation und Einsatzbedingungen und realisieren den optimalen Motor oder bei Bedarf auch gerne die gesamte Antriebslösung. Egal ob Sie eine patentfreie Lösung bevorzugen, ob Sie unsere patentierten Motortopologien lizenzieren möchten oder ob Sie Interesse an einem Know-how-Transfer im Bereich der Motortechnologien, insbesondere der leistungsoptimierten feldorientierten Regelung, haben: Sprechen Sie uns gerne an!

Johannes Roßmann
Entwicklung Elektromotoren
Tel: +49 (89) 2872468-51
E-Mail: johannes.rossmann@lsp-ias.com
Dr. Thomas Leiber
CEO / CTO (Anfragen über die Assistenz der Geschäftsleitung)
Tel: +49 (89) 2872468-19
E-Mail: sabine.chromik@lsp-ias.com