Effiziente Magnettechnik für weniger Emissionen

Magnete von MS-Schramberg für elektrische Turbolader

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Verbrauch und Schadstoffausstoß spielen eine immer größere Rolle bei der Entwicklung neuer Motorgenerationen. Eine Möglichkeit, Emissionen zu senken, liegt im Einsatz von elektrisch angetriebenen Turboladern, auch Turboverdichter genannt, in denen leistungsstarke Magnete arbeiten. Nach Einschätzung der MS-Schramberg GmbH & Co. KG öffnet dieser Trend einen vielversprechenden Markt, auf dem das Unternehmen mit seinem Know-how in der Magnet- und Systemtechnik punkten will.

Klaus Hiemer, Fachjournalist, A1kommunikation Schweizer GmbH, Filderstadt, i. A. der MS-Schramberg GmbH & Co. KG, Schramberg-Sulgen

Inhaltsverzeichnis

1. Systemlieferant – alles aus einer Hand
2. Technische Hürden genommen

Ein erfolgversprechender Ansatz zur Verbrauchsreduzierung ist das Downsizing – die Verkleinerung des Hubraumes und der Zylinderzahl des Verbrennungsmotors. Einbußen bei Fahrkomfort und -leistung kann ein effizientes Verdichtersystem kompensieren. Denn Experten sehen in der zunehmenden Elektrifizierung der Fahrzeuge mit einer größeren Kapazität der Bordnetze neue Möglichkeiten für die elektrische Unterstützung eines Turboladers, bei dem Magnete eine wichtige Rolle spielen.

Eine weitere Technologie mit Zukunftspotenzial ist der Brennstoffzellenantrieb. Der Energieträger Wasserstoff ist in Bezug auf Verfügbarkeit und Schadstoffemission ein optimaler Kraftstoff. Die Brennstoffzelle liefert bedarfsabhängig genügend elektrische Energie, um die Fahrzeugmotoren zu versorgen. Der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte werden mit elektrischen Brennstoffzellenladern gesteigert.

Zur elektrischen Unterstützung des Turboladers wird das Verdichterrad durch einen Synchronmotor angetrieben. Das Herzstück eines solchen Motors ist der Rotor, der mit leistungsstarken Magneten arbeitet. Ein solches Konzept hat beispielsweise der Spezialist für Aufladesysteme, die BorgWarner Turbo Systems GmbH mit Hauptsitz im rheinland-pfälzischen Kirchheimbolanden, in den vergangenen Jahren mit Nachdruck vorangetrieben. „Mit ihrem Permanentmagnet-Motor, der für kompakte Abmessungen des Systems, hohe Effizienz, minimale Drehmomentschwankungen und dadurch für eine geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs sorgt, kann diese zukunftsweisende Lösung einen elektrischen Wirkungsgrad von mehr als 95 % erzielen“, heißt es in der Knowledge Library von BorgWarner. Ähnlich funktioniert der Brennstoffzellenlader, der auch Turbokompressor für Brennstoffzellen genannt wird.

Systemlieferant – alles aus einer Hand

Für die MS-Schramberg GmbH & Co. KG steht dieses Thema weit oben auf der Agenda. „Wir beschäftigen uns intensiv damit und haben unsere Kunden bereits erfolgreich bei der Entwicklung von elektrischen Turboladern unterstützt“, skizziert Dietmar Schwegler, Leiter Produktentwicklung und Vertrieb. Dabei tritt das Unternehmen als Systemlieferant auf und entwickelt komplexe Magnetsystemlösungen – von der magnetischen und mechanischen Auslegung bis hin zur Fertigung von Protypen im ersten Schritt. „Weiterhin stehen wir als Partner für die Serienfertigung bereit und bringen unsere Kompetenzen in der Magnet- und Fertigungstechnik sowie unsere Erfahrungen mit hochdrehenden Rotoren ein. Der Kunde erhält alles aus einer Hand“, ergänzt Schwegler. Rotoren für elektrische Turbolader aus Schramberg sind einbaufertige Baugruppen, bestehend aus Läuferwellen mit Berstschutz, in denen Permanentmagneten exakt eingefügt sind. Der Hersteller setzt dabei auf ein skalierbares und kosteneffizientes Fertigungskonzept mit hohem Automatisierungsgrad.

Technische Hürden genommen

Die technischen Herausforderungen bei der Herstellung solcher Komponenten sind hoch. Die Turbolader müssen Drehzahlen von bis zu 250.000 min-1 verkraften, sodass nur minimale Unwuchten zulässig sind. Je nach Anwendung – ob im Verbrennungs- oder Brennstoffzellenmotor – entstehen thermische Belastungen bis zu +200 °C. In der Fertigung der präzisen Komponenten setzt MS-Schramberg deshalb auf hochfeste und thermisch stark belastbare Materialien wie z. B. die Nickelbasislegierung Inconel 718 oder hochfeste CFK-Bandagen.

Als Magnetwerkstoff kommt die Seltenerdlegierung Samarium-Cobalt zum Einsatz. Diese besitzt eine hohe magnetische Energiedichte. Durch den abgestimmten Materialmix entstehen in Kombination mit einer präzisen mechanischen Fertigung hochfeste Fügeverbindungen, die auch extremen Temperaturen standhalten. „Durch die Kombination von speziellen Materialien mit der präzisen Fertigung stellen wir sicher, dass die strikten Anforderungen unserer Kunden nach Maß-, Form- und Lagetoleranzen erfüllt werden“, so Schwegler. MS-Schramberg will seine Position als Serienlieferant in diesem Bereich künftig weiter stärken. Potenzial sieht das Unternehmen bei Turboladern für Pkw, Lkw, Nutzfahrzeuge, elektrischen Kompressoren zur Regelung des Zuluftstroms für Brennstoffzellen oder beim Einsatz in Turbo-Compound-Motoren, bei denen der Energiegehalt der Abgase durch eine nachgeschaltete Nutzturbine verwertet wird. bec

Detaillierte Informationen zu den Rotoren für elektrische Turbolader:
hier.pro/QsaOF

Kontakt:
MS-Schramberg GmbH & Co. KG
Max-Planck-Straße 15
78713 Schramberg-Sulgen
Tel.: 07422 519–0
Fax: 07422 519–1100
info@ms-schramberg.de
www.ms-schramberg.de
Geschäftsführer: Heimo Hübner, Dr. Martin Sommer

Kontakt:
BorgWarner Turbo Systems GmbH
Marnheimer Straße 85/87
67292 Kirchheimbolanden
Tel.: 06352 403–0
Fax: 06352 403–1866
info-eu@borgwarner.com
www.turbos.borgwarner.com

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