Zwei- bis dreimal stärker als aktuelle E-Motoren: US-Erfinder wollen Wunder-Motor gebaut haben

Copyright Abbildung(en): Linear Labs

– Der Artikel hat am 29. Oktober 2020 ein Update erfahren, nach dem dieser am 10. März 2020 erstmalig veröffentlicht wurde. Am Ende des Artikels zu finden. –

Immer wieder schwärmen Unternehmen von ihren Elektromotoren, die eine weitaus höhere Drehmomentdichte, gemessen in Kilowatt pro Kilogramm, erzeugen sollen als ihre Mitbewerber – und geizen hierbei nicht mit Superlativen. Laut Avid Technology aus Großbritannien hat der Evo Axial Flux-Motor „eine der höchsten nutzbaren Leistungs- und Drehmomentdichten aller derzeit auf dem Markt erhältlichen Elektroautomotoren“. Equipmake, Lieferant von unter anderem Jaguar Land Rover und Ariel entwickelt ebenfalls Motoren mit „erstklassigen Leistungsdichten“. Yasa, auch aus Großbritannien, behauptet, dass seine Elektromotoren „die höchste in ihrer Kategorie verfügbare Leistungs- und Drehmomentdichte bieten.“

Nun will Linear Labs aus den USA einen Elektromotor entwickelt haben, der alle anderen in den Schatten stellen soll. Ein sehr großer Schatten. Das Unternehmen erklärt seine Hunstable Electric Turbine (HET) gar zum „Motor der Welt“. Er soll in Sachen Leistung und Drehmoment doppelt bis dreimal so stark sein wie andere E-Motoren. HET wurde entworfen von Fred Hunstable, einem Ingenieur, der jahrelang die elektrische Infrastruktur für Kernkraftwerke in den USA entworfen hat. Unterstützt wurde er von seinem Sohn Brad, ein ehemaliger Tech-Unternehmer, der bei der Gründung des Streaming-Dienstes Ustream mitgewirkt hat, das 2016 für 150 Millionen US-Dollar (etwa 131 Millionen Euro) an IBM verkauft wurde.

Linear Labs begann als Vater-Sohn-Projekt mit der Erfindung eines Lineargenerators, der den Schacht einer altmodischen Windmühle umgibt und verarmten Gemeinden zuverlässig Strom sowie sauberes Wasser liefert. Die Herausforderung bestand darin, einen Generator zu entwickeln, der aus der Hin- und Herbewegung der Welle mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment ausreichend Leistung erzeugen kann. Brad sagte, sein Vater habe diese knifflige Aufgabe vor etwa vier Jahren geknackt, was zu „einem linearen Generator führte, der riesige Mengen Strom aus einer sich langsam bewegenden Windmühle produzierte“. Darüber hinaus führte der Durchbruch zu einer ganzen Reihe an Motoren, für die bisher 25 Patente erteilt wurden, weitere Patente wurden bereits angemeldet.

Elektromotoren haben sich kaum verändert, seit Nikola Tesla zwischen 1886 und 1889 seine Innovationen mit dem modernen dreiphasigen, vierpoligen Induktionsmotor patentierte. Alle Motoren bestehen aus ähnlichen Grundkomponenten – Kupferdrahtspulen, die als Wicklungen bezeichnet werden und Magnete. Die Art und Weise, wie diese Komponenten interagieren, unterscheidet sich geringfügig. Normalerweise besteht die Möglichkeit, mehr Drehmoment zu erzeugen, darin, mehr Strom in einen Motor zu leiten oder einen größeren Motor zu bauen. Linear Labs hat einen anderen Weg gefunden: die Kombination von axialen und radialen Konstruktionen in einem einzigen Motor.

Das HET besteht aus vier Rotoren, die einen Stator umgeben. Ein zentraler Rotor dreht sich in einem Stator und erzeugt eine Flussquelle. Ein zweiter Rotor dreht sich außerhalb des Stators und erzeugt eine zweite Flussquelle. Zwei zusätzliche Rotoren liegen am linken und rechten Ende des Stators und bilden im Wesentlichen einen Axialfluss-Motor. Das sind zwei weitere Flussquellen, insgesamt vier. Es handelt sich im Wesentlichen um zwei konzentrische Radialmotoren, die von zwei Axialmotoren getrennt sind.

Die Hunstables behaupten, so deutlich mehr Drehmoment erzeugen zu können: „Es spielt keine Rolle, um welche Art von Motor es sich handelt, wir werden ihn immer übertreffen“, sagen die beiden Erfinder selbstbewusst. Durch die Verwendung rechteckiger Spulen, die in die Statorpole eingesetzt sind, benötigt das HET auch 30 Prozent weniger Kupfer als ein Motor ähnlicher Größe. Das Design eliminiert auch Endwicklungen – Kupferlängen, die in einem typischen Motor außerhalb des Stators liegen und verschwendetes Magnetfeld und Wärme erzeugen.

Was der HED für zukünftige Elektroautos bedeuten könnte

Bisher hat Linear Labs Verträge mit einem Rollerhersteller, der schwedischen Firma Abtery für elektrische Antriebssysteme und einem nicht genannten Unternehmen abgeschlossen, das ein Hyperauto entwickelt, das innerhalb von zwei Jahren unter Verwendung von gleich vier HETs vorgestellt werden soll. Brad Hunstable glaubt jedoch, dass das HET auch im Bereich der Elektroautos im Massenmarkt eingesetzt werden könnte, da das Drehmoment des HET ziemlich genau bei jenen Drehzahlen liegt, die dem gängiger Elektroautos entsprechen. Aktuelle E-Motoren drehen sich viel schneller als die Räder, daher verwenden die meisten Elektroautos ein Untersetzungsgetriebe; um einen Motor, der sich mit mehreren tausend Umdrehungen je Minute dreht, mit Rädern zu verbinden, die sich nur zwischen einer und gut 1800 Umdrehung je Minute drehen. Da der HET das erforderliche Drehmoment bei Drehzahlen erzeugt, die auch der Raddrehzahl entsprechen, könnte ein Autohersteller theoretisch das Untersetzungsgetriebe weglassen und somit das Gewicht reduzieren und die Effizienz des Antriebsstrangs verbessern.

Linear Labs

Tests sollen gezeigt haben, dass das HET in Direktantriebskonfiguration in Anwendungen funktioniert, die normalerweise von einem 6:1-Untersetzungsgetriebe bedient werden, und dass das Übersetzungsverhältnis möglicherweise sogar noch höher ist. Die nachgelagerten Effekte könnten laut den Hunstables erheblich sein. Die Gewichtsersparnis und der Effizienzgewinn könnten etwa dazu genutzt werden, um die Größe der Batterie, das Gewicht des Fahrzeugs und somit auch seine Kosten bzw. den Endpreis für die Verbraucher zu reduzieren.

Brad Hunstable meint, dass der HET bereits in drei bis fünf Jahren in einem Serien-Elektroauto verbaut sein könnte. Linear Labs sei bereits in gemeinsamen Entwicklungsvereinbarungen und im Rahmen von Tests mit Autoherstellern in Kontakt. Zwar sei der HET erst am Anfang seiner Entwicklung und es gebe noch viel Verbesserungspotenzial. „Aber die ersten Motoren, die wir produziert haben, sind buchstäblich ein Quantensprung auf alles, was da draußen ist“, so der Erfinder. Wir sind sehr gespannt, ob und wie diese Geschichte weitergeht.

Update – Sebastian vom 28. Oktober 2020

Es scheint, als ob Elektromotorenhersteller Linear Labs auf einem guten Weg ist mit seinem E-Auto-Motor. So konnte man sich Ende Oktober zusätzliche sechs Millionen Dollar an Finanzmitteln sichern, um die eigenen Fertigungskapazitäten weiterauszubauen und den Mitarbeiterstamm zu vergrößern. Dabei ist anzumerken, dass die neue Kapitalbeschaffung kurz nach der Ankündigung einer Partnerschaft mit der Stadt Fort Worth, Texas erfolgt. Allein diese haben dem Unternehmen ein „Anreizpaket“ in Höhe von 68,9 Millionen US-Dollar unterbreitet, welches dazu führt, dass Linear Labs die Entwicklung einer fortschrittlichen Fertigungsanlage in der Region anstrebt.

Die neue Einrichtung wird sowohl als Forschungs- und Entwicklungszentrum als auch als Produktionsstandort dienen, um Elektromotoren durch fortschrittliche Prozesse einschließlich Automatisierung herzustellen, die sich mit der Weiterentwicklung der Fertigungstechnologie kontinuierlich weiterentwickeln werden. Die neue Finanzierung in Höhe von sechs Millionen Dollar wird zur Erweiterung des Fertigungs-Know-hows, der Lieferketteninfrastruktur und Logistik sowie der fortgeschrittenen Automatisierungs- und Robotertechnik verwendet werden, um den derzeit vorliegenden Kundenbedarf von 100.000 Einheiten im Jahr 2021 zu erfüllen. Für 2022 will man dann bereits 1.000.000 Einheiten fertigen. Zu den Kunden für diese Motoren gehören globale OEMs in den Bereichen Automobil, Mikromobilität und industrielle Pumpenanwendungen sowie HLK für Wohnhäuser und leichte kommerzielle Anwendungen.

Quelle: AutoBlog — How this father and son’s new electric turbine could revolutionize electric cars // Linear Lab – Pressemitteilung per Mail

Über den Autor

Michael ist freier Autor und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Hört sich toll an. Hoffe das es nicht alzu lange geht und ihn den nächsten Jahren Marktreif wird. Denke alle würden davon profitieren. Die Automobilindustrie und auch der Rennsport.

Plaid-Antrieb?

Es geht jetzt erst so richtig los. Wenn der Durchbruch in der Akkuherstellung noch klappt, wird es Interessant.

Das hört sich wie ein Fake an.
Keine Fakten, wenig wissenschaftlich, eher
wie ein Werbetext.
Wenn das eine Revolution wäre, würde kein
E-Auto-Hersteller daran vorbeikommen …

Ich stimme voll und ganz zu.

„Das HET besteht aus vier Rotoren, die einen Stator umgeben.“

Da frage ich mich, woran der Stator befestigt ist und wie ein Drehmoment aufgebaut werden soll?

Höhere Effizienz wäre was, kleiner hingegen… Sehe ich nicht als so wichtig an.
Tesla Battery Day wird deutlich wichtigere Rolle spielen.

Ich weiß nicht genau wo sie da einen „Quantensprung“ machen wollen. Motoren, die Wirkungsgrade um die 90% haben ermöglichen mMn gar keine Quantensprünge mehr. Selbst unmögliche 100% Wirkungsgrad wäre da kein wirklicher Quantensprung.

Der „Quantensprung“ bezieht sich nicht auf den Wirkungsgrad, sondern die Energiedichte, d.h. die Leistung in Bezug auf einen gleich großen, gleich schweren konventionellen E-motor…

Da fehlen mir aber irgendwie konkrete Zahlen. Ich meine: wie viel wiegt der E-Motor in heutigen Autos? Wie viel Gewicht kann man wirklich einsparen? Mehr Leistung und Drehmoment brauchen wir ja nicht wirklich im Alltag.

dort steht nur „doppelt bis dreimal so stark“. Demnach könnte man 50 – 66% Gewicht ggü herkömmlichen E-Motoren einsparen. Zudem fällt das (Untersetzungs-) Getriebe lt. Pressemitteilung komplett weg. Das sind die hier entnehmbaren Angaben. Dass es keine konkreten Fakten zur Bauart gibt, ist in Pressemitteilungen normal. Diese könnte man der Patentschrift entnehmen.,

Das wünsche ich euch allen, wenn für alle E Autos, gleiche Akkus gibt. Einmal kaufen und dann automatisch wechseln. Das ist billiger als immer Neukauf und schnell laden.

Ist das der Motor, den der Lucid CEO bei der Vorstellung des Air auf die Bühne getragen hat, Das wäre cool, wenn er am Air eingefügt wird.

Daran hab ich auch gedacht

Warum nicht einen genormten Akku für alle E Autos entwickeln. Der könnte dann an einer Wechselstion getauscht werden. Also Praktisch wie an einer Tankstelle. Leere Akkus raus neuer rein bezahlen und weiterfahren.

Ich würde MEINEN Akku nicht gerne hergeben wollen. Wer weiß, was ich als Austauschakku bekäme. Ein neuer würde dies jedenfalls nicht sein. So viele Akkus kann man wohl nicht produzieren wie dann gebraucht würden (wenn die ganze Welt elektrisch fahren würde).

Der Tausch wäre rollierend. Wenn leer, dann wieder tauschen…etc.

Ich bin mir nicht sicher ob eine Effizienzsteigerung beim E-Motor die notwendige Batteriegrösse so stark reduziert. E-Motoren haben bereits eine sehr hohe Effizienz und mehr als 100% geht physikalisch nun mal nicht.
Die Gewichtsreduzierung und weniger Verschleissteile (kein Getriebe) sprechen natürlich trotzdem für so einen Motor. Und die wenigsten Käufer dürften etwas gegen eine Reichweitensteigerung bei gleicher Batteriekapazität haben…

@silver. Gesamtsystemmasse beachten. Kein Redux nötig, mehr Drehmoment, betrieb im 1:1 Modus. Geringere Verluste. Weniger Batterie, billiger, Wirkungsgrad steigt um 10% das sind schnell mal 30-60km mehr Distanz oder 1sek bessere Beschleunigung, agileres Fahrerwerk kund mehr Platz im Auto.

Jo cool und wenn mir jetzt noch einer eine Steckdose an meiner mietwohnung baut haut es hin. Weil Tankstelle kann man sich ja mit 10 E Zapfsäulen zeitlich nicht leisten. 10 ist aus Platzmangel gedacht. Weil mehr gibt es für sprit auch nicht her.

Komisch ist das solche Nachrichten verhäuft vorkommen wenn der Absatz der E Autos nicht stimmt. Glaubt nicht alles was in einem Bericht steht, es wird versucht uns ständig zu manipulieren

Das Argument erschließt sich mir nicht so ganz. Wie soll der Artikel den E-Auto Absatz ankurbeln? Da steht doch: „In Zukunft gibt es noch viel effizientere E-Autos“ Deswegen rennt doch heute niemand zum Händler und bestellt sich sofort ein E-Auto. Außerdem: Was stimmt denn nicht am Absatz von E-Autos? Im Februar wurden 75% mehr E-Autos angemeldet als im Vorjahresmonat.

http://www.wbk.kit.edu/wbkintern/Forschung/Projekte/ProLeMo/index.php
Der läuft, und ist Serientauglich. Sowohl im Betrieb selbst als auch in der Herstellung.

Das E Auto wird meiner Meinung nach nur 10 bis 20 Jahre halten dann haben alle eins gekauft und dann gibt es etwas anderes was auch immer es wird wahrscheinlich schon in einer Schublade liegen. Die wollen nur unser bestes Unser Geld

@ Gus: Ja, diese Idee liegt bereits in meiner Schublade. Dass das reine Batterieauto die Probleme nicht lösen kann, liegt doch auf der Hand. Baterieelektrische LKW wird es aufgrund der Batteriegröße und benötigten Reichtweite nicht geben. Flugzeuge werden wohl auch kaum mit Elektromotoren und schweren Batterien fliegen können. Was ist mit dem weltweiten Schiffsverkehr? Vom Gewicht der Batterien könnte es noch gehen, aber die Kosten für eine große und damit teure Schiffsbatterie dürften wohl zu hoch sein. Was ist mit den Wohnraumheizungen die derzeit noch mit Öl oder Gas betrieben werden? Die Lösung ist ein schadstofffreier Wankelmotor der problemlos mit Wasserstoff betrieben werden kann. Der kann in Autos, LKW, Schiffen und Flugzeugen in jeder beliebigen Größe hergestellt und eingebaut werden. Er ist klein, leicht und billiger herzustellen als ein Hubkolbenmotor. In Häusern und Gebäuden liefert er Strom und die Abwärme wird als Heizung genutzt. Das Problem ist doch das Öl und Gas das nach wie vor sinnlos verbrannt wird, weil niemand darauf verzichten will weil es doch so viel billiger ist und die Ölförderländer außer diesem doch nichts haben. Das gäbe eine Riesenaufstand und womöglich Krieg wenn dort die Ölfördermengen zurückgingen und sie wieder in Ihren Beduinenzelten wie vor 100 Jahren leben müssten und nur Datteln zu essen haben.

Entschuldigung, in welchem Jahrzehnt hängen sie fest? 90er?
So viel veraltete Aussagen hab ich selten in einem Text gelesen.
Batterie betriebene LKW‘s sind gerade dabei zu kommen. Flugzeuge sollen an einer eregiedichte von 400wh/kg möglich werden, wir liegen heute bei >300wh/kg.
Vergessen sie nicht, die heutige Batterietechnik, ist nicht die Technik in 2025 oder gar 2030…

E mobile gab es schon 1960 in Leipzig ,Post und ich viel eher e Karren ,Firmen .Am Ende lag es immer am Accu ,wo bleibt die Umwelt ,die Fahrzeuge mussten auch täglich geladen werden .kauft Kerzen ,damit etwas Licht da ist .Viele e Autos brauchen viel Energie ,andere Länder bauen ja Atomwerke ,(wir das now hau und geld ,kaufen Energie . Frank Lieder, Leipzig

Interessant wäre ja einfach eine Kennline von Wirkungsgrad über Drehzahl, vor allem bei NULL Drehzahl! Da entsteht der Rest als reine Wärme und da haben viele Motoren doch so ihre Schwächen!

Geht doch! Wieder ein Schlag in das Gesicht der Dreckschleuder diesel Freunde :-)))

Wenn „Kilowatt pro Kilogramm“ gemessen wird und dies als „Drehmomentdichte“ beworben wird, dann sagt das mehr über die Qualitäten der Marketingabteilung aus, als über das beworbene Produkt.

Drehmoment ist Kraft mal Hebelarm und wird in [Nm] Newtonmeter gemessen. In Watt oder Kilowatt [kW] wird Leistung gemessen. Angaben in Kilowatt pro Kilogramm werden als Massenleistungsdichte oder auch als eine spezifische Leistung bezeichnet.

Wer solche Angaben macht wird hoffentlich nicht in Euro oder Dollar, sondern mit Metern von Gelächter oder in Litern Kopschütteln entlohnt.

Danke für den Kommentar. Das Selbe wollte ich auch gerade schreiben. Traurig dabei ist aber auch, dass die „Elektroauto-News-Redaktion“ wohl auch eher wenig Ahnung davon hat, sonst würde so ein Quark nicht unkommentiert veröffentlicht werden.

@Volker Racho
Ich bin da nicht ganz Ihrer Meinung. Die maximale Leistung von Motoren wird in kW gemessen. Diese Maximalleistung dann mit dem Gewicht des Motors in Beziehung zu setzen ist physikalisch nicht verkehrt. Schliesslich entscheidet das Fahrzeuggewicht z.B. über die Beschleunigung und eine kleinen Einfluss auf den Verbrauch hat sie trotz Rekuperation auch für E-Autos.

Interessant wären für mich aber auch die Verluste, die ja über das notwendige Kühlsystem und den Verbrauch entscheiden. Die beiden unteren Anschlüsse auf dem Foto deuten auf Flüssigkeitskühlung hin.

Silverbeard sagte u.a.:
„[…] Interessant wären für mich aber auch die Verluste, die ja über das notwendige Kühlsystem und den Verbrauch entscheiden. Die beiden unteren Anschlüsse auf dem Foto deuten auf Flüssigkeitskühlung hin.“
Ja – darauf verzichten aber leistungsstärke eMotore schon heute nicht.
*Wenn* der Direktantrieb an den Radachsen mit diesem Motor problemlos funktioniert, würde es damit möglich sein,
1. nicht nur auf das Untersetzungs-Getriebe sondern
2. auch auf das Differential zu verzichten und – eher nebenbei erwähnt –
3. auf Radnabenmotore und deren Nachteile bei Abdichtung und Massenträgheit zu verzichten.
Zumindest 1. + 2. kämen ja dem Gesamtwirkungsgrad und damit dem möglichen geringeren Verbrauch wieder entgegen.
Es bleibt spannend 🙂

….wenn das funktioniert, es es eine sehr geniale Idee! Die haben offenbar einfach überlegt, wo man das Magnetfeld des Startors noch anzapfen kann und „innen, außen, links und rechts“ zugemacht. Gleichzeitig haben Sie einen geringen magnetischen Widerstand. Ich kann mir vorstellen, dass dieser Motor richtig was kann….
@Kurzschluss: Die Montage des Rotors hat mir auch Kopfzerbrechen bereitet, das übersteigt meine Vorstellungskraft, solange der Siemens Lufthaken noch nicht serientauglich ist 🙂
Und bitte, liebe Redaktion, beschäftigt Euch mal 1-2 Stunden mit den Einheiten….Drehmomentdichte in kW/kg….tsss…schämt Euch 😉

Hallo Wolfbrecht,
ich sehe das ähnlich: „Radnahe“ Motoren mit Stummelwelle sind vermutlich sinnvoller als Radnabenmotoren, zumindest für schnellaufende und dynamische PKW. Hier ist man sehr dicht dran an einem solchen Konzept !
Einzelradantrieb und ggfs. Allrad, dann ist sehr viel möglich, an das wir heute noch gar nicht denken. Daher sind eigene Elektroplattformen so wichtig, um diese Potentiale zu heben!
Es bleibt spannend 🙂
Ich glaube sogar, dass die richtig guten Ideen erst noch kommen!
Axial Flux-Motor ist auch so ein geiler Name ! Dazu einen passenden Fluxkonverter mit Fluxkompensator 🙂

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