Revolutionäre Wickeltechnologie

SciMo hat eine revolutionäre und einzigartige Wicklungstechnologie für Elektromotoren entwickelt, die die Kernprobleme jedes modernen Elektromotors löst, nämlich Materialeffizienz, Kühlleistung und Kosten. Unsere Motortechnologie ermöglicht Elektromotoren mit Leistungsdichten von bis zu 17 kW/kg


/// Elektrische Hochleistungsantriebe

SciMo produziert Elektromotoren mit höchstem Leistungs-/Gewichts-Verhältnis. Unsere Motoren haben ihr Potenzial in den anspruchsvollsten Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und im Motorsport bewiesen, was zu einem Weltmeistertitel im Jahr 2015 führte. Eine Übersicht über die verschiedenen Motorspezifikationen finden Sie in der folgenden Tabelle.

Motoren in Produktion

Motoren
Typ
Polpaar-zahl
Max. Drehzahl (U/min)
Eta (%)
Max. Leistung (kW)
Dauerleistung (kW)
Dauer-Drehmoment (Nm)
Gewicht (kg)
Anwendung
SY11.D
Innenläufer
1
125.000
95
25
<5
0.4
2.0
Kompressor, Schwungrad
SY21.A
Innenläufer
2
30.000
96
50
32
18
4.0
Motorsport
SY31.B
Innenläufer
3
20.000
95
70
30
25
5.3
Motorsport
SY43.B
Innenläufer
4
30.000
97
>180
100
80
13.0
Motorsport

Wir können leider nicht alle kundenspezifischen Motoren zeigen. Falls Sie ein interessantes Projekt mit anspruchsvollen Motoranforderungen haben, kontaktieren Sie uns bitte!

Machbarkeitsstudien

Motoren
Typ
Polpaar-zahl
Max. Drehzahl (U/min)
Eta (%)
Max. Leistung (kW)
Dauerleistung (kW)
Dauer-Drehmoment (Nm)
Gewicht (kg)
Anwendung
SE2X.A
Innenläufer
2
70.000
>96
>100
>100
17
Generator (skalierbar bis zu 300 kW)
ST3X.A
Innenläufer
3
40.000
95
150
100
43
Prüfstandsmotor
ST43.B
Innenläufer
3
30.000
96
300
200
150
Prüfstandsmotor
SY45.A
Innenläufer
4
18.000
98.4
>400
250
300
30
Formula E (Wirkungsgrad optimiert)
SCFX.A
Außenläufer
15
3.000
>90
16
12
38
4.2
Luftfahrt
SYKX.A
Innenläufer
20
3.000
97
1.700
1.200
6.000
<200
Luftfahrt (1.5 MW Direktantrieb)
SciMo SY11 Hochleistungsmotor
SY11
SciMo SY21 Hochleistungsmotor
SY21
SciMo SY31 Hochleistungsmotor
SY31
SciMo SY43 Hochleistungsmotor
SY43


/// Motorentechnologie


/// Wickeltechnologie

SciMo hat den Zweck und die Eigenschaften einer optimalen Wicklung für Elektromotoren von Grund auf neu durchdacht. Dieser neue Ansatz zur Spulenwicklung basiert auf dünnen rechteckigen Flachdrähten, die die Kupferdichte in den Motoren deutlich erhöhen.

Die SciMo-Wicklungstechnik ermöglicht verteilte Wicklungen mit Kupferfüllfaktoren von über 70%. Dadurch werden die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad deutlich verbessert. Darüber hinaus können die Materialeinsparungen bei den Magneten und der Elektroblechkaschierung die gestiegenen Herstellungskosten der Wicklungen kompensieren.

/// SciMo Wicklung

Verteilte Wicklung mit rechteckigen Drähten:

  • über 70% Kupferfüllfaktor
  • sehr gute Wärmeableitung
  • definierte Lage der Klemmen
  • robuster und zuverlässiger Aufbau
/// Konventionelle Wicklung

Verteilte Wicklung mit Runddrähten:

  • ca. 45% Kupferfüllfaktor
  • schlechte Wärmeableitung
  • manueller Phasenanschluss
SciMo Flachdraht Wicklung
Konventionelle Wicklung


/// Innovative Kühlkonzepte

Die Dauerleistungsdichte von elektrischen Maschinen hängt hauptsächlich von der Kühlleistung ab. Mit einer guten Auslegung der elektrischen Maschine und einer Wassermantelkühlung ist es möglich, Dauerleistungsdichten von deutlich über 5 kW/kg zu erreichen.

  • Optimierte Wickelkopfgeometrie für optimale Kühlleistung
  • Isolierte Kühlkanäle im Inneren der Nut für Einzelzahnwicklungen
  • Kühlleistung um bis zu 90 % erhöht
Motoren 1
Motoren 2
  • Direkte Ölkühlung der Wickelköpfe
  • 4-fach erhöhte Wärmeabfuhr
  • Detaillierte CFD- und thermische Simulation für optimale Kühlleistung


/// Motor Auslegung und Optimierung

SciMo verwendet einen vollautomatischen Closed-Loop-Ansatz zur Auslegung und Optimierung des elektromagnetischen Layouts unserer Motoren. Diese optimierte und detaillierte Simulation des elektrischen Antriebssystems ist entscheidend, um Motoren mit höchster Leistung zu entwerfen, die nahe an den physikalischen Grenzen liegen.

Der iterative Ansatz der vollautomatischen Simulations-Toolchain ist im Folgenden dargestellt. Die Iteration stoppt, wenn ein globales Maximum gefunden wird.

  1. Vollständiger Parametersatz beschreibt die Geometrie und Materialien.
  2. Die Geometrie wird in hoher Detailtiefe erzeugt.
  3. Vollständig parallelisierte elektromagnetische FEA wird durchgeführt.
  4. Generierung einer vollständigen thermischen 3D-FEA. Die Ergebnisse werden auf ein thermisches Netzwerk von Komponenten von Interesse vereinfacht.
  5. Die ausgegebenen Motordaten können zur direkten Optimierung der Umrichter- und Getriebeauslegung für ein bestimmtes Maschinenlayout verwendet werden.
  6. Die Simulationsergebnisse werden ausgewertet und als Feedback für eine Optimierung des Parametersatzes verwendet, um mit der nächsten Iteration zu beginnen.

Die Simulationsergebnisse bzw. das Ausgabemodell charakterisieren das gesamte Antriebssystem vollständig, was zur Anwendung von Lastzyklen und zur Berechnung des zu erwartenden thermischen Verhaltens genutzt werden kann. Ebenso können komplexere Simulationen durchgeführt werden, zum Beispiel die Berechnung der maximalen Dynamik.

Die Toolkette wird regelmäßig mit Prüfstandsläufen mit unseren verschiedenen Motoren verglichen (Benchmarking). Abweichungen zwischen Simulationen und Messergebnissen werden als Eingangsdaten zur Optimierung des Simulationsmodells verwendet.


/// Anwendungen

Die SciMo Hochleistungsmotoren werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt. Unsere Technologie führt zu leichten, effizienten und leistungsstarken Motordesigns mit höchsten Leistungsdichten. Die Motoren werden daher in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. Traktionsmotoren, e-Booster, elektrische Turbolader, Prüfstandsmotoren, Spindelantriebe, Schwungräder, Pumpen, Kompressoren.

Test bench motors

/// Prüfstandsmotoren

Unsere Motoren werden in anspruchsvollen Prüfstandsanwendungen eingesetzt. Die hohe Motordrehzahl in Kombination mit einer hohen Drehmomentverteilung über den gesamten Drehzahlbereich ergeben eine ideale Lösung zum Einsatz als Prüfstandsmotoren. 

/// Motorsport

Unsere Motoren treiben die nächste Generation von Wasserstoff-Elektro-Rennwagen (Forze Delft) an, wurden in mehreren Hyperloop-Wettbewerben (1. und 2. Platz) und auch in der Formula Student (Weltrangliste Nr. 1) eingesetzt.

SciMo racing application
SciMo power unit for electric aviation / drones

/// Elektrische Luftfahrt

SciMo Motoren sind sehr leistungsstarke, leichte und effiziente Elektromotoren, eine optimale Lösung für die Bedürfnisse des elektrischen Luftfahrtmarktes. Wir arbeiten eng mit mehreren Unternehmen im Bereich der elektrischen Luftfahrt zusammen.

/// Spezialanwendungen

Für viele Anwendungen gibt es keine geeigneten Motoren auf dem Markt. Aufgrund der herausragenden Leistungseigenschaften unserer Motoren, kann SciMo Lösungen anbieten die weit über das hinaus gehen, was mit Standardtechnologien erreichbar ist.

Hyperloop Delft


/// Motor Spezifikationen

Die folgende Liste zeigt einige Beispiele für von uns entwickelte Motoren mit Leistungsangaben. Die kundenspezifisch entwickelten Motoren können wir an dieser Stelle nicht zeigen.


/// SY11

Motorparameter des Hochgeschwindigkeitsmotors SY11.

Design parameter
Value
Pole pairs
1
Airgap diameter (mm)
20
Active length (mm)
50
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Water jacket
Status
Prototype
Property
Value
Maximum speed (rpm)
125.000
Maximum efficiency (%)
>94
Maximum power (kW)
25
Continuous power (kW)
5
Continuous torque (Nm)
0.4
Weight (kg)
2.0
Wirkungsgradkennfeld des SciMo SY11 Hochleistungsmotors
Efficiency Map
SciMo SY11 Hochleistungsmotor


/// SY21

Motorparameter des SY21 Motors mit höchster Leistungsdichte.

Design parameter
Value
Pole pairs
2
Airgap diameter (mm)
40
Active length (mm)
80
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Oil cooling
Status
Running in application
Property
Value
Maximum speed (rpm)
30.000
Maximum efficiency (%)
96
Maximum power (kW)
50
Continuous power (kW)
32
Continuous torque (Nm)
18
Weight (kg)
4.0
Wirkungsgradkennfeld des SciMo SY21 Hochleistungsmotors
Efficiency Map
SciMo SY21 Hochleistungsmotor


/// SY31

Motorparameter des SY31 Motors mit hoher Leistungsdichte.

Design parameter
Value
Pole pairs
3
Airgap diameter (mm)
60
Active length (mm)
66
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Water jacket
Status
Running in application
Property
Value
Maximum speed (rpm)
20.000
Maximum efficiency (%)
95
Maximum power (kW)
70
Continuous power (kW)
30
Continuous torque (Nm)
25
Weight (kg)
5.3
Wirkungsgradkennfeld des SciMo SY31 Hochleistungsmotors
Efficiency Map
SciMo SY31 Hochleistungsmotor


/// SY43

Motorparameter des SY43 Motors mit der höchsten Leistung.

Design parameter
Value
Pole pairs
4
Airgap diameter (mm)
80
Active length (mm)
100
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Water jacket
Status
In Production
Property
Value
Maximum speed (rpm)
30.000
Maximum efficiency (%)
97
Maximum power (kW)
180
Continuous power (kW)
100
Continuous torque (Nm)
80
Weight (kg)
13.0
SciMo SY43 Wirkungsgradkennfeld
Efficiency Map
SciMo SY43 high performance motor


/// ST3X.A Testbench dynometer

Due to its high power density SciMo motors are ideally suited for high speed, high power dynometers with very high dynamics. There are not many motor suppliers that can generate such high continuous output powers from such small rotor dimensions. And small rotor dimensions help to deal with critical bending frequencies.

Design parameter
Value
Pole pairs
3
Airgap diameter (mm)
60
Active length (mm)
100
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Water jacket
Status
Running in application
Property
Value
Maximum speed (rpm)
40.000
Maximum efficiency (%)
95
Maximum power (kW)
150
Continuous power (kW)
100
Continuous torque (Nm)
43
Weight (kg)
SciMo ST3X Prüfstandsmotor
Efficiency Map


/// ST43.B

Motor parameters of the SY43 motor with highest performance.

Design parameter
Value
Pole pairs
4
Airgap diameter (mm)
80
Active length (mm)
200
Winding
distributed
Magnet config.
buried
Cooling
Water jacket
Status
Design phase
Property
Value
Maximum speed (rpm)
30.000
Maximum efficiency (%)
97
Maximum power (kW)
350
Continuous power (kW)
200
Continuous torque (Nm)
150
Weight (kg)
SciMo SY43 Prüfstandsmotor
Efficiency Map
SciMo SY43 high performance motor

The ST43.B is the testbench dynometer version of the existing and well tested SY43.B, but with two time the active length. (Picture shows SY43.B)