Schweizer Forscher haben in Zusammenarbeit mit Industriepartnern die magische Drehzahlgrenze von einer Million Umdrehungen pro Minute geknackt. Dies ist die höchste Drehzahl, die je von einem elektrischen Antriebssystem erreicht wurde.
In der Zukunft soll der Bohrer in der Materialbearbeitung noch schneller und der Kompressor für Fahr- und Flugzeuge noch kompakter werden. Um diese rotierenden Anwendungen direkt, effizient und geregelt anzutreiben, braucht es elektrische Antriebssysteme mit entsprechenden Drehzahlen und Leistungen. Bisher erreichen industriell eingesetzte Motoren Drehzahlen bis üblicherweise 250.000 Umdrehungen pro Minute.
Klein, verlustarm und leistungsstark
Das neue Antriebssystem der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich), das 1.000.000 Umdrehungen pro Minute ermöglicht, generiert eine Leistung von 100 Watt und ist kaum größer als eine Zündholzschachtel. Die Rotorkonstruktion besitzt einen Titanmantel, der auch extremen Zentrifugalkräften widersteht, und die Kugellager sind optimiert für höchste Drehzahlen. Je höher die Drehzahl ist, desto höher werden aber auch die Verluste.
Die Forscher der ETH Zürich konnten dieses Problem durch einen besonders verlustarmen Stator lösen. Für die Wicklungen werden ultradünne Kupferdrähte verwendet und diese sind eingelegt in einen Zylinder aus speziellem Eisen, das bisher nicht für Maschinen eingesetzt wurde. Zudem wird die Maschine mit einer spezifisch für diese Drehzahlen ausgelegten Elektronik gespeist. „Unser Ziel die Millionen-Grenze zu überschreiten war klar, aber erst mit neuen Technologien gelang uns der Durchbruch“, so Christof Zwyssig von der Professur für Leistungselektronik.
