Algemeen

Is dit de vliegtuigmotor van de toekomst?

3
H3X elektromotor
Is dit de vliegtuigmotor van de toekomst? 200 kW uit 15 kg motor? (foto's: H3X Technologies)

Het bedrijf H3X Technologies uit Minneapolis introduceert met de HPDM-250 een geïntegreerde elektromotor met zeer hoge vermogensdichtheid. Het bedrijf mikt hiermee op aandrijvingen voor toekomstige elektrische vliegtuigen. Momenteel zit de HPDM-250 nog in prototypefase, maar in het tweede kwartaal 2021 beginnen de eerste testen.

De HPDM-250 is volledig geoptimaliseerd voor maximale vermogensdichtheid en efficiëntie. Het combineert de elektromotor en de omvormer (plus een optionele planetaire vertragingskast) in één krachtige unit.

Het geheel beschikt over een hoog integratieniveau, mogelijk gemaakt door de holistische ontwerpmethodes van de engineers. Deze hebben hun multidisciplinaire roots in vermogenselektronica en elektrische aandrijvingen.

Hoge vermogensdichtheid

Om elektrisch over langeafstand te kunnen vliegen, moeten er aanzienlijke verbeteringen worden aangebracht in de huidige technologie van elektrische aandrijfsystemen. Volgens de engineers van H3X hebben tegenwoordig de beste elektromotoren en omvormers in hun klasse een gecombineerde vermogensdichtheid van 3-4 kW/kg.

Volgens de Amerikaanse overheidsinstantie ARPA-E heeft een Boeing 737 om een typische vijf uur durende vlucht te voltooien, een voortstuwingssysteem nodig van >12 kW/kg continu.

Met 13 kW/kg continu overtreft de HPDM-250 de eisen van ARPA-E en claimt minstens 3X beter te zijn dan de huidige systemen. Het is een belangrijke stap in de elektrische voortstuwingstechnologie en neemt een van de belangrijkste barrières weg die de wijdverbreide vercommercialisering van elektrische vliegtuigen kunnen tegenhouden.

3D geprinte statorspoelen

Om deze hoge vermogensdichtheid te bereiken hebben de engineers van H3X diverse componenten geoptimaliseerd waaronder het elektromagnetische ontwerp. De synergetische koelmantel wordt 3D geprint middels Direct Metal Laser Sintering (DMLS).

De koperen statorspoel worden eveneens 3D geprint met Selective Laser Melting (SLM). Deze nieuwe statorspoel is vervaardigd met zuiver koper met >93% IACS-geleiding. Deze AM-spoelen bereiken >70% kopervulfactor in de HPDM-250 en bieden volgens H3X een verbetering van 40% ten opzichte van conventionele koperwikkelingen wat betreft de maximale continue stroomdichtheid.

200 kW uit 15 kg motorgewicht

Verder spreken de engineers over een robuuste fouttolerantie, thermische weerstandsvermindering en gebruik van hoogfrequente SiC-vermogenselektronica. De technische gegevens mogen er dan ook zijn. Het continuvermogen is 200 kW en bijbehorend koppel is 95 Nm.

Het toerentalbereik gaat van 0 tot 20.000 omw/min. De motor draait op 800 V en heeft een eigen massa van slechts 15 kg. De diameter bedraagt 207 mm en de lengte, zonder planetaire kast, is 235 mm.

De optionele planetaire tandwielkast wordt gebruikt op het optimale toerental van de motor bij 20.000 omw/min te verlagen met een reductieverhouding van 4:1. Alleen op deze manier kan een propeller aangedreven worden met maximale efficiëntie. Het bedrijf mikt de komende jaren op zogenaamde eVTOL-vliegtuigen, maar verwacht dat rond 2030 vliegtuigen met het formaat Boeing 737 elektrisch aan te drijven zijn.

Eerste publicatie Paul Quaedvlieg 16-11-2020

3 reacties op “Is dit de vliegtuigmotor van de toekomst?

  1. Bas schreef:

    Nu wordt kunstmatig de kerosine versie in de lucht gehouden met veel belastingsteun via BTW, accijns en voordelen aan de oliesector. Daarbij nog de overheidssteun. Dat is een slecht ontwikkelingen om elektrisch vliegen een kans te geven. Draai het om en geef alleen de steun aan elektrisch vliegen. Zorg dat er nu geen nieuwe kerosine vliegtuigen worden aangeschaft die nog decennia mee moeten gaan. Nu hand op de knip en ruimte maken voor elektrisch. Anders kan de luchtvaartsector niet overleven met de aankomende CO2 heffingen. CO2 heffing zal voor alle transportmiddelen gelijk zijn in de toekomst.

  2. Adri Rood schreef:

    L.S.
    De nieuwe HPDM-250 motor is veel belovend!!
    Het vermogen is 200kW.Koppel 95Nm.
    Bij het beschreven koppel zet ik als techneut vraagtekens.
    Een flinke elektrische batterij boormachine geeft al 65Nm en een aandrijfmotor voor een e-bike kan nu al 80 Nm geven.
    Ik verwacht hier ongeveer 600Nm.

    • Paul Quaedvlieg schreef:

      Beste Adri,
      We moeten je gelijk geven dat 95 Nm een laag koppel is voor een vermogen van 200 kW.
      Toch is 95 Nm het continu koppel wat het bedrijf heeft doorgegeven, ze spreken nog wel over een piekkoppel van 120 Nm.
      Deze motor hoeft alleen maar een propeller aan te drijven en er komt nog een planetaire tandwielkast aan om het toerental te reduceren.
      Het koppel van de uitgaande as van de tandwielkast is daarna fors hoger dan die 95 Nm, alleen geeft de fabrikant niet aan hoeveel.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven