Maximale Leistungsdichte und Sicherheit in der Luftfahrt
Redesign für Hochdrehzahl-Motoren
In Kooperation mit einem Zulieferer der Luft- und Raumfahrtindustrie realisierte PACK LitzWire das Redesign eines Hochleistungs-Elektromotors. Durch den Einsatz einer profilierten Safety-HF-Litze konnten hohe Drehzahlen thermisch beherrscht und gleichzeitig die strengen Sicherheitsnormen bei minimiertem Bauraum erfüllt werden.
Die Anwendung
Die Ausgangslage im Projekt war anspruchsvoll: Ein bestehender Elektromotor für eine Aerospace-Anwendung sollte im Rahmen eines Redesigns deutlich kompakter werden, ohne an Leistung einzubüßen. Gleichzeitig forderten die Spezifikationen sehr hohe Drehzahlen, um die nötige mechanische Arbeit zu leisten.
Die Herausforderung
Diese Kombination führte bei herkömmlichen Wicklungen zu einer thermischen Sackgasse: Die hohen elektrischen Frequenzen verursachten massive AC-Verluste (Skin- und Proximity-Effekte), die in dem nun verkleinerten Gehäuse kaum noch abzuführen waren. Hinzu kamen die kritischen Umgebungseinflüsse der Luftfahrt: Der Motor musste extremen Temperaturschwankungen, starken Vibrationen und den veränderten Isolationsbedingungen in großen Flughöhen dauerhaft standhalten.
Lösungsstrategie
PACK LitzWire analysierte gemeinsam mit den Entwicklungsingenieuren des Kunden die Verlustmechanismen und die geometrischen Restriktionen des Stators. Die Antwort auf die gegensätzlichen Anforderungen von Miniaturisierung und Hochfrequenztauglichkeit war eine dünne RUPALIT® Safety Litze im Profil-Design.
Technisch wurde hierbei an drei Stellschrauben gleichzeitig gedreht: Zum einen minimierten die extrem feinen Einzeldrähte der Litze die wirbelstrombedingten Erwärmungen bei hohen Drehzahlen drastisch. Zum anderen wurde die Litze profiliert – also vom runden in einen rechteckigen Querschnitt gebracht. Dies ermöglichte einen signifikant höheren Kupferfüllfaktor, was den ohmschen Widerstand senkte und die Wärmeableitung verbesserte.
Ergebnis
Der entscheidende Aspekt für die Luftfahrtzulassung war jedoch das Isolationssystem: Die verwendete „Safety"-Ausführung der Litze garantierte durch ihre verstärkte Isolierung die Einhaltung der strengen Sicherheitsnormen und bot die notwendige Spannungsfestigkeit auch unter den schwierigen Druckverhältnissen in der Höhe. Das Ergebnis des Redesigns war ein Elektromotor, der trotz kleinerer Bauweise und höherer Drehzahlen thermisch absolut stabil läuft, mechanisch langlebig ist und alle Sicherheitsreserven für den Einsatz über den Wolken bietet.
RUPALIT® Safety Profil
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