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Tiefgekühlter Motor

Seit 15 Jahren ist das Prinzip der Hochtemperatur-Supraleitung bekannt. Dabei handelt es sich um Eigenschaft bestimmter Materialien aus Kupferoxid unterhalb einer bestimmten Temperatur, nahe des absoluten Nullpunkts supraleitend zu werden. Unterhalb dieser Temperatur lässt sich der Strom ohne Widerstand, also verlustfrei transportieren. Im Siemens -Forschungszentrum Erlangen wurde dieses Prinzip jetzt erstmals beim Bau von Motoren eingesetzt. Vorteil dieser Bauweise: höhere Energieausbeute, höhere Leistung und geringeres Gewicht.

    Wo ein normaler Elektromotor Kupferspulen hat, besteht die Läuferwicklung des neuen Motors aus Spulen einer Wismut-Strontium-Kalzium-Kupfer-Oxidkeramik. Diese an sich brüchige Keramik ist in Form dünner Fäden in eine Silbermatrix gelegt , so dass sie sich biegen lässt. Die Spule ist deutlich kleiner als bei konventionellen Motoren, sie dreht sich schneller, erzeugt ein stärkeres Magnetfeld und leitet den Strom nahezu verlustfrei. Damit der Motor funktioniert, muss das Keramikmaterial auf sehr tiefe Temperaturen gekühlt werden. Im Alltagsbetrieb soll daher eine robuste wartungsarme Kühlung zum Einsatz kommen. Am Siemens-Forschungszentrum ist laut Wolfgang Nick, dank solcher Kühlungen, ein mehrmonatiger Probebetrieb gelungen.

    Die Kälte wird elektrisch erzeugt. Bislang war dies nur mit großen aufwändigen Anlagen möglich, die mit flüssigen Helium arbeiteten. Mittlerweile wird flüssiges Neon verwendet. Ein Kaltkopf, eine Art Metallzylinder ist an ein Rohr angeschlossen, das seine Kälte direkt an die Achse des Motors weiterleitet. Der Motor holt sich jeweils soviel Kälte, wie er benötigt. Damit die Anlage funktioniert, muss die Spule auf minus 250 Grand Celsius abgekühlt werden. Die neue Neon-Kühlung beansprucht wesentlich weniger Platz. Mit dem Einsatz anderer Supraleitender Materialien, hofft Wolfgang Nick in Zukunft auf eine noch kompaktere Bauweise.

    Der tief gekühlte Motor kann bei gleicher Leistung wesentlich kleiner, als sein konventioneller Bruder gebaut werden. Laut Wolfgang Nick, wird es ungefähr vier Jahre bis zur Marktreife des Motors dauern. Einsatzmöglichkeiten für den Motor, der einen deutlich höheren Wirkungsgrad als ein normaler Elektromotor besitzt, sieht er vom kompakten Schiffsantrieb bis zum leistungsfähigen Generator zur Stromerzeugung in Flugzeugen.

    (Quelle: Dirk Kruse)