Fraunhofer entwickelt neues Kühlkonzept für Elektromotoren aus Polymer

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Strukturelle Durabilität und Systemzuverlässigkeit (LBF) haben ein neues Kühlkonzept für Elektromotoren entwickelt, das den Einsatz leichterer Polymermaterialien ermöglicht. Dieser Fortschritt ist bedeutend für die Entwicklung der Elektromobilität, bei der die Gewichtsreduktion und die Effizienzsteigerung des Motors zentrale Ziele sind.

Der neue Ansatz, DEmiL genannt (directly-cooled electric motor with integrated lightweight housing), konzentriert sich auf die direkte Kühlung von Stator und Rotor. Herkömmliche Elektromotoren leiten Wärme über ein Metallgehäuse zu einer Kühltülle ab. Das Fraunhofer LBF-Team hat den herkömmlichen Runddraht durch einen rechteckigen Flachdraht ersetzt, was eine engere Wicklung und die Integration eines effizienteren Kühlkanals direkt im Stator ermöglicht.

"Die Kerninnovation liegt im Statordesign, bei dem Wärmeverluste direkt über den Kühlkanal abgeleitet werden können", erklärte der Forscher Robert Maertens. Dies eliminiert die Notwendigkeit einer separaten Kühltülle, reduziert die thermische Trägheit des Motors und ermöglicht eine höhere Dauerleistung.

Durch die effektive Wärmeabfuhr nahe der Entstehungsquelle kann der gesamte Motor und sein Gehäuse aus Polymermaterialien gefertigt werden. Diese Polymergehäuse sind deutlich leichter als herkömmliche Aluminiumgehäuse und lassen sich leichter in komplexe Formen bringen. Die Fraunhofer-Forscher setzen dabei auf faserverstärkte Duroplaste, die eine hohe Temperatur- und chemische Beständigkeit aufweisen.

Die Herstellung der Polymergehäuse erfolgt im automatisierten Spritzgussverfahren, was den Prozess für die Großserienfertigung geeignet macht. Das neue Konzept reduziert nicht nur das Gewicht und die Herstellungskosten des Motors, sondern erhöht auch dessen Effizienz und Leistungsdichte und leistet somit einen Beitrag zu nachhaltigeren Transportlösungen.