© TU Wien / Der neue Planetenmotor
© TU Wien / Der neue Planetenmotor

Der Planetenmotor: TU Wien stellt neuartigen Elektroantrieb vor

Die Innovation der TU Wien bringt große Vorteile: Der elektrische Planetenmotor vereint Motor und Getriebe, er ist platzsparend, ausfallssicher und energieeffizient.

Der Elektromotor ist ein bewährtes Konzept – das heißt aber noch lange nicht, dass keine revolutionären Verbesserungen mehr möglich sind. Normalerweise sind Motor und Getriebe zwei getrennte Funktionseinheiten. An der TU Wien wurde nun ein neuartiges Motorenkonzept entwickelt, das beides zu einer Einheit zusammenfügt. Statt eines einzelnen Rotors kommen vier Rotoren zum Einsatz, die miteinander mechanisch gekoppelt sind. So entsteht ein ‘Planetenmotor’, der sich durch höchste Leistungsdichte, Energieeffizienz, Einfachheit und Ausfallssicherheit auszeichnet. Dieser weltweit einzigartige Motor wird in diesem Jahr erstmals auf der Hannover Messe von der TU Wien präsentiert.

Vierfach dreht besser

‘Zunächst haben wir überlegt, wie man mehrere Elektromotoren zu einer Einheit kombinieren kann’, sagt Prof. Manfred Schrödl von der TU Wien. Jeder Elektromotor hat innen einen Rotor, außen befinden sich Elektromagneten. Wenn man mehrere Motoren auf geometrisch geschickte Weise nebeneinander anordnet, dann sind manche Abschnitte der unbewegten Motorteile, der sogenannten Statoren, magnetisch nicht mehr nötig. So kann man die Gesamtstruktur vereinfachen – das spart Platz und reduziert Verluste.

‘Wir verwenden beispielsweise vier elektrische Maschinen mit dreisträngiger Wicklung, insgesamt hat man also zwölf magnetische Spulen’, erklärt Manfred Schrödl. ‘Durch unsere Anordnung der Maschinen kommt man allerdings mit bloß sechs Spulen aus.’ Zwei Rotoren treiben gemeinsam einen großen innen gezahnten Zahnkranz an, die anderen beiden Rotoren, die in die andere Richtung drehen, treiben ein etwas kleineres, außen gezahntes Rad. Dabei entsteht ein Bild, das einem einstufigen Planetengetriebe ähnelt. So kam der elektrische Planetenmotor zu seinem Namen. ‘Das Getriebe, das wir damit direkt in den Motor und seinen Abtrieb integrieren, ist extrem einfach, damit steigern wir den Wirkungsgrad und senken die Herstellungskosten’, sagt Manfred Schrödl.

Sensorlose Steuerung

Dass gleich mehrere Rotoren im Spiel sind, bedeutet nicht, dass die Steuerung des Motors dadurch komplizierter wird: Von außen wird der Planetenmotor genauso geregelt und mit Strom versorgt wie ein herkömmlicher Synchronmotor. Ein weiterer Vorteil wurde in den neuen Motor der TU Wien gleich mit eingebaut: Er kommt ohne fehleranfällige Sensorik aus. Bereits vor vielen Jahren sorgte Manfred Schrödl mit einem sensorlosen Motor für Aufsehen, bei dem die aktuelle Position des Rotors nicht mehr mit speziellen Sensoren gemessen werden muss, sondern über die stromführenden Kabel ausgelesen wird. Diese sensorlose Technologie hat sich mittlerweile zig-tausendfach in der Praxis bewährt.

Ein Planetenmotor-Prototyp wurde an der TU Wien hergestellt und ausführlich vermessen. ‘Die Eigenschaften des neuen Maschinentyps sind außerordentlich gut’, sagt Manfred Schrödl. ‘Er ist nicht nur extrem kompakt, man kann auch bei gleicher Umfanggeschwindigkeit der Rotoren die doppelte Leistung erzielen, verglichen mit konventionellen Maschinen.’

Anwendungsbereiche, für die der neue Planetenmotor besonders gut geeignet ist, gibt es viele: In Elektrofahrzeugen könnte er seine Vorteile ausspielen, der Einsatz im Bereich von Werkzeugmaschinen, Hebe- und Produktionstechnik bietet sich an. Insbesondere für sicherheitskritische Anwendungen und Hochleistungs-Einsätze ist der elektrische Planetenmotor der TU Wien bestens geeignet.


Präsentiert wird der Motor auf der Hannover Messe 2017 auf dem ‘Advantage Austria’-Stand.


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