– 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.
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
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