Was ist ein asynchroner Wanderfeldmotor?

Möglichst schnell von A nach B kommen

Von Hyperloop" haben Sie vielleicht schon mal gehört: Immerhin hat die TU München beim Wettbewerb in Los Angeles mit ihrer Pod-Kapsel Platz 1 geholt. Aber wie würde solch ein System in Deutschland aussehen? Bei uns geht es nicht darum, große Distanzen zu überwinden, sondern mit vielen Zwischenstopps möglichst schnell von A nach B zu kommen. Was hier zählt, ist nicht große Maximalgeschwindigkeit, sondern hohe Beschleunigung. Leider stößt dabei selbst ein ICE, von Störungen aller Art einmal abgesehen, schnell an systembedingte Grenzen, auch in Bezug auf hohen Verschleiß.

Deutlich höhere Beschleunigungen kann man mit Linearmotoren erzielen, wenn der aktive und schwere Teil des Motors, der Stator, im Fahrweg verbaut ist und das Fahrzeug dadurch leicht und kompakt wird. Natürlich wird solch ein Fahrweg dann sehr teuer. Andererseits benötigt man den Antrieb nur auf den Beschleunigungsabschnitten: Man kann auf einem erheblichen Teil der Strecke segeln", also das Fahzeug ausrollen lassen. Lässt man das Ganze in einer Röhre mit reduziertem Luftdruck verschwinden, verringert man den bei hohen Geschwindigkeiten bestimmenden Luftwiderstand drastisch und entkoppelt das System zudem von der Umwelt. Keine Schneeflocken auf der Schiene, kein Lärm für Anwohner. Sind im Gegensatz zum Hyperloop keine wirklich hohen Geschwindigkeiten gefragt, sondern vielleicht nur 400 km/h, kann man solch ein Fahrzeug auch schienengebunden und damit beispielsweise kompatibel zur U-Bahn realisieren.

Natürlich wird so etwas in Deutschland nie eine Chance haben... vielleicht jedoch im Labor für elektrische Antriebe. Zugegeben, nur im Maßstab 1:87, aber immerhin als Demonstrator, den wir in der Projektwoche im April näher untersuchen wollen. Der erste Stator dafür ist gerade im Aufbau. Während unser Labormeister, Peter Lorenz, Schritt für Schritt die Wicklung einlegt, verschaltet und prüft, hat Herr Göschl, ein Studierender, das System in seiner Bachelorarbeit auskonstruiert und auf Basis des ersten Prototypen (der wie so vieles im Keller des Verfassers gefertigt wurde) weiter entwickelt. Übrigens ist so ein Projekt prinzipbedingt interdisziplinär und ohne eine gute Zusammenarbeit mit dem Maschinenbau wären wir nicht weit gekommen.

Aber auch ohne Elektrotechnik geht es nicht: Was in herkömmlichen Elektromaschinen als Drehfeldwicklung ein magnetisches Drehfeld und mit einem geeigneten Rotor eine Drehbewegung erzeugt, lässt sich auch für einen Linearmotor verwenden: Die Wicklung erzeugt dann ein soganntes Wanderfeld, das den Läufer des Fahrzeugs mit sich zieht. Damit im Läufer entsprechende Spannungen induziert werden können, muss dieser etwas langsamer als das Wanderfeld sein: Er bewegt sich asynchron. Auf die dann stromdurchflossenen Leiterstäbe im Läufer wirken Lorenzkräfte, welche das Fahrzeug beschleunigen. So gesehen haben wir auch genau den richtigen Labormeister.

Autor: Prof. Dr. Alexander Kleimaier