Kleine Elektroflugzeuge finden bereits im Luftraum statt, und sogenannte Flugtaxis, eVTOL-Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können, sind bereit, neue Mobilität anzubieten, sobald der Gesetzgeber grünes Licht gibt. Derzeit arbeiten Flugzeughersteller und Triebwerksentwickler an einem der sensibelsten Faktoren: der Masse des Flugzeugs (insbesondere liegt der Fokus auf den Batterien).

In dieser Hinsicht scheint in Minnesota ein interessanter Schritt unternommen worden zu sein. Dort will das in Minneapolis ansässige Startup H3X Technologies einen Elektromotor entwickeln, der so leistungsstark ist wie die derzeit produzierten, aber ein Drittel oder weniger des Gesamtgewichts ausmacht. Der H3X HPDM-250 ist ein integrierter Motorantrieb mit ultrahoher Leistungsdichte für Elektroflugzeuge.

Es vereint Elektromotor und Umrichter (+ optionales Getriebe) zu einer leistungsstarken Einheit. Der Elektroantrieb wiegt 15 kg und kann 200 kW Dauerleistung mit einer Spitzenleistung von bis zu 250 kW erzeugen. Das ist 13.30 kW/kg, eine außergewöhnliche Leistungsdichte. Zum Vergleich: Der Motor, den ZeroAvia im weltweit ersten kommerziellen Wasserstoffflugzeug, beispielsweise der Magni500 von Magnix, einsetzt, hat eine auf 4,2 kW / kg begrenzte Leistungsdichte.

Um solche Ergebnisse am H3X HPDM 250 zu erzielen, optimierten die Forscher das elektromagnetische System. Das Unternehmen hat eine neuartige Statorspule entwickelt, die additiv aus reinem Kupfer mit mehr als 93% IACS-Leitfähigkeit hergestellt wird. Die AMcoils erreichen im HPDM-250 einen Kupferfüllfaktor von etwa 70% und bieten eine 40% ige Verbesserung gegenüber herkömmlichen Wicklungen in Bezug auf die maximale Dauerstromdichte.

Die Ingenieure erklären, dass sie auch ein Kühlsystem entwickelt haben, das sowohl die Leistungselektronik als auch den Motor selbst handhaben kann. Während der 3D-Druck von Kupferspulen ein wichtiger Bestandteil der zunehmenden Dichte ist, spielen sie auch eine wichtige Rolle bei der Kühlung.

Der H3X-Motor läuft am effizientesten bei 20.000 pm. Da die Drehzahl die Drehung des Propellers übersteigt, kann der HPDM-250 Sie auch mit einem integrierten Planetengetriebe mit einer Untersetzung von 4: 1 ausstatten, was zu Gewichtskosten von nur drei zusätzlichen Kilo führt. Der kombinierte maximale Wirkungsgrad des H3X HPDM-250 zwischen Motor, Getriebe und Wechselrichter beträgt in dieser Konfiguration 92,9%.

Es ist ein schrittweiser Wandel in der elektrischen Antriebstechnologie und beseitigt eines der Haupthindernisse, die die weit verbreitete Kommerzialisierung von Elektroflugzeugen blockieren. In Zukunft will der H3X Technologies seinen Motor in kleinen Elektroflugzeugen und Mehrzweckflugzeugen wie zukünftigen Flugtaxis einsetzen. Es prognostiziert auch die Ankunft der Elektrifizierung von Verkehrsflugzeugen bis 2030.

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