Industriekooperation für effizientere Elektroautos

Die Wissenschaft sieht sich oft in der Kritik, abstrakte Grundlagenforschung zu betreiben. Wie Neutronenforschung Motoren für Elektroautos verbessert, zeigt ein Projekt, das im Frühling 2024 zwischen Forschenden des FRM II, der TUM und der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Automobilzulieferer Mubea startet.

02 news 240522 antares elektromotor schulz Die Punkte zwischen den Magneten sind die Prägungen im Material des Rotors. Sie blockieren die Magnetfelder teilweise, damit diese optimal geleitet werden und erhöhen damit die Effizienz des Elektromotors. © Reiner Müller, FRM II/TUM

Die Punkte zwischen den Magneten sind die Prägungen im Material des Rotors. Sie blockieren die Magnetfelder teilweise, damit diese optimal geleitet werden und erhöhen damit die Effizienz des Elektromotors. © Reiner Müller, FRM II/TUM

Elektroautos haben zwar bereits einen deutlich höheren Wirkungsgrad als moderne Verbrenner-Autos aber jede noch so kleine Verbesserung der Effizienz kann große Mengen an Energie einsparen.

Optimales Magnetfeld im Motor
Um die Effizienz von Elektromotoren zu steigern, müssen die Magnetfelder darin optimal gelenkt werden. In einer sechsjährigen Zusammenarbeit haben Forschende des FRM II, des Lehrstuhls für Umformtechnik und Gießereiwesen an der TUM und des Instituts für Elektrische Maschinen der RWTH Aachen eine neuartige Methode dafür entwickelt: Sie prägen das Material und blockieren so die Magnetfelder selektiv, ohne dabei die mechanische Stabilität der hochbelasteten Bauteile zu beeinträchtigen. So können die Motoren schneller drehen und effizienter arbeiten.

20210614 bl 6103 kl 4-3 Doktorand Simon Sebold am Gitterinterferometers des Instruments ANTARES. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Doktorand Simon Sebold am Gitterinterferometers des Instruments ANTARES. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Neutronen sehen Magnetfelder im Inneren
„Die herkömmlichen Methoden erfassen nur die Magnetfelder an der Oberfläche des Materials. Das ist aber wenig aussagekräftig für die Vorgänge im Inneren“, erklärt Dr. Michael Schulz, Leiter der Gruppe für bildgebende Verfahren am FRM II und MLZ und Wissenschaftler an der Neutronenradiografie- und Tomografieanlage ANTARES. „Mit unserem Neutronengitterinterferometer sehen wir genau, wie sich die lokalen Magnetfelder im Inneren des Materials verhalten.“

Gefördert von der DFG
Der deutsche Automobilzulieferer Mubea kooperiert ab Frühjahr 2024 für zwei Jahre mit den Forschenden der ANTARES-Gruppe am FRM II und MLZ, um die effizienteste Prägestrategie für Elektromotorkomponenten zu ermitteln. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt am FRM II mit über 136.000€.

Einfache Idee führt zu spannender Entwicklung
Michael Schulz ergänzt: „Es freut uns sehr, dass wir in diesem Projekt gemeinsam von der grundlegenden Idee des Prägens bis hin zu einer direkten Anwendung für einen Industriepartner gekommen sind.“ Die Forschenden sind nun gespannt auf neue Impulse, um ihre Arbeit an den Anforderungen der Industrie auszurichten.