Neue Fortschritte bei der offenen Rotortechnik
Einer der neuesten Entwürfe, der gerade im Rahmen des ehrgeizigen Clean Sky Forschungsprogramms der Europäischen Union entwickelt wird, ist SAGE 2, der Prototyp eines nachhaltigen und umweltfreundlichen Motors (Sustainable and Green Engine, SAGE). Mit ihm will man einen gegendrehenden offenen Rotor (counter-rotating open rotor, CROR) realisieren, der im Vergleich zu den aktuellen Flugzeugmodellen verspricht, dass sich der Treibstoffverbrauch sprunghaft verringern wird. Das letztendliche Ziel des Projekts HT° MOTOR WINDINGS (Reliability assessment of key technologies for high temperature electrical machines) bestand darin, einen zuverlässigen Betrieb der Vereisungsschutzeinrichtungen im Propeller des CROR zu gewährleisten. Zu diesem Zweck untersuchte man die Eignung verschiedener Materialien für einen Einsatz in den Motorwicklungen elektrischer Maschinen, die bei hohen Temperaturen betrieben werden. Die Forscher testeten verschiedene Lösungen an entsprechenden Testfahrzeugen mit dem Ziel, die teilweise Entladung und die Spannungsfestigkeit zu ermitteln. Zu diesen Lösungen gehörte Lackdraht, der mit einem isolierenden Kunststofflack imprägniert wurde, ein mit Fiberglas ummantelter Draht, der mit Epoxidharz imprägniert wurde sowie Keramik-isolierte Drähte. Die Teilentladungsspannung wurde in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 300 °C gemessen, während die Schlagfestigkeit bei 300 °C gemessen wurde. Von allen untersuchten Lösungen zeigten die Keramik-isolierte Drähte das aussichtsreichste Potenzial zur Herstellung von Motorwicklungen, die hohe Temperaturen aushalten können. Bei der Durchschlagsfestigkeit zeigten die Ergebnisse bei 300 °C geringere Werte. Es wurde festgestellt, dass die Dämmleistung im Vergleich zu organischen Materialien etwas schlechter ist. Die Wissenschaftler beobachteten auch, dass die Kapazität bei abnehmender Teilentladungseinsatzspannung stabil bleibt. Obwohl Keramikdrähte für Spulenwicklungen in Motoren ein vielversprechendes Potenzial zeigen, sind keramische Werkstoffe jedoch spröde. Deshalb ist es riskant, solche Spulen in Motoren einzubauen. Sobald man dieses Problem jedoch gelöst hat, wird es möglich sein, keramische Werkstoffe bei Temperaturen bis zu 500 °C einzusetzen.
Schlüsselbegriffe
Offene Rotortechnik, hohe Temperaturen, Motorwicklungen, elektrische Maschinen, Keramik-isolierte Drähte
