Neue elektrische Antriebe für die Luft- und Raumfahrt
Die neuartige Gestaltung des Antriebs zur Übertragung von Steuersignalen an die Hauptrotorblätter eines Hubschraubers könnte zu einer verbesserten Leistung bei hohen Temperaturen sowie zu geringerem Gewicht und Emissionssenkungen führen. Eine erhöhte Sicherheit im Luftverkehr, ein geringerer Wartungsaufwand und ein reduzierter Kraftstoffverbrauch werden die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Luftfahrtindustrie erhöhen. Die EU-finanzierten Wissenschaftler, die am Projekt HPEM (Development of key technology components for high performance electric motors) beteiligt waren, nutzten neue Technologien für Permanent-Magnet-Motoren und Lagesensoren. Die elektrischen Antriebe bildeten den wesentlichen Bestandteil des elektromechanischen Systems zur Steuerung der Taumelscheibe des Hauptrotors eines mittelgroßen Drehflüglers. Diese Systeme wurden entwickelt, um eine hohe Leistungsdichte und eine verbesserte Fehlertoleranz zu erhalten. Für die Magnetkreise des Motors wählten die Forscher eine Legierung aus Silzium-Kobalt und Eisen aus, die eine hohe Sättigungsmagnetisierung und geringere Verluste bietet. Indem sie Finite-Elemente-Techniken nutzten, um verschiedene Motorenkonfigurationen in Modellen darzustellen, konnten die Forscher nachweisen, dass umlaufend magnetisierte Motoren bessere thermische Eigenschaften aufweisen. Nach einer kritischen Prüfung des Entwurfs wählte das Team für den Motor isolierende Werkstoffe, die hohen Temperaturen (bis zu 200 °C) standhalten können. Man verwendete glimmerbasierte Bauteile, mit aromatischem Polyimid emaillierte Wickeldrähte, glimmerverstärkte Polyaramide (PMPI, "Nomex") zur Nutenisolierung und eine Samarium-Kobalt-Legierung für die Permanentmagnete. Die Fähigkeit, unter verschiedenen Betriebsbedingungen Thermoschocks standzuhalten, war ausschlaggebend für die Wahl der Technologie für den rotierenden Lagesensor, den Resolver. Optimale Wicklungskonfigurationen und ihre Segmentierungsstrategien wurden im Hinblick auf elektromagnetische Fehlertoleranz und thermisches Verhalten bewertet. Man gab schließlich einlagigen Wicklungskonfigurationen den Vorzug, da sie ein besseres thermisches Verhalten aufwiesen. Die elektrische Antriebstechnik zur Steuerung der Rotorblätter von Hubschraubern richtet sich an das Ziel der EU, den elektrischen Luftverkehr zu fördern und ihn somit zuverlässiger und umweltfreundlicher werden zu lassen. Der Einbau von elektrisch angetriebenen Geschwindigkeits- und Lagesensoren sollte auch die Leistungsfähigkeit der Motorüberwachung und -diagnose verbessern. Das Team sorgte dafür, dass die Ergebnisse in der Industrie, bei Zertifizierungsstellen, in der nationalen Politik, in Schulen und bei EU-Bürgern verbreitet wurden.
