Hightechpreis für Bachelorarbeit: Gegen den drohenden Hitzekollaps im E-Motor

Von Natalie Schalk

Wenn ein E-Auto sein volles Potenzial nutzt, wird der Motor heiß. Über 100 Grad sind nicht ungewöhnlich. Aber bei zu hohen Temperaturen verlieren Magnete ihre Kraft – und ohne sie funktioniert der E-Motor nicht. Wie sich Schäden verhindern lassen, hat Regina Luig im Rahmen ihrer Bachelorarbeit an der Hochschule Coburg untersucht. Dafür wurde sie am Mittwoch, 9. April, von Wissenschaftsminister Markus Blume mit dem Hightech-Absolventenpreis des Freistaates Bayern ausgezeichnet.

Regina Luig hat in ihrer Bachelorarbeit an der Hochschule Coburg ein Verfahren zur indirekten Temperaturüberwachung der Rotormagnete von E-Motoren entwickelt: „Auf den Motor kann man nicht einfach einen Temperatur-Sensor aufkleben, denn der Rotor dreht sich“, erklärt sie. „Aber das Magnetfeld ist ja in der Luft. Das lässt sich mit einem einfachen Hall-Sensor messen, der statisch in der Nähe des Motors befestigt ist.“ Luigs Idee: Statt der Temperatur erfasst sie Veränderungen im Magnetfeld. Es wird schwächer, wenn es wärmer wird. Kühlt der Motor ab, wird das Magnetfeld wieder stärker. Abkühlung hilft allerdings nicht mehr, wenn ein Magnet komplett entmagnetisiert ist. Die Erwärmung muss gestoppt werden, bevor sie den kritischen Bereich erreicht. Je genauer die Temperatur bekannt ist, desto mehr Leistung kann man also aus dem Motor herausholen – ohne Gefahr zu laufen, dass er überhitzt. „Die Hersteller wollen natürlich Motoren mit richtig viel Power bauen, aber auch sicher sein, dass es nicht zu Ausfällen kommt“, sagt Luig.

Coole Idee gegen heiße Motoren – und dabei nachhaltig

Die 23-Jährige kam aus Fürth für den Bachelor-Studiengang Elektro- und Informationstechnik an die Hochschule Coburg. Wenn sie über Drehmomente, Messreihen und mathematische Modelle spricht, leuchten ihre Augen. „Mich begeistert es total, wenn ingenieurwissenschaftliche Theorie mit praxisnahen Anwendungen verknüpft wird.“ Luigs preisgekrönte Abschlussarbeit wurde an der Hochschule von Prof. Dr. Marco Denk betreut. Als Experte für E-Mobilität hat er immer auch einen Fokus auf Nachhaltigkeit: „In Elektromotoren werden Permanentmagnete eingesetzt, die seltene Erden wie Neodym und Dysprosium enthalten. Der Ansatz von Regina Luig reduziert den Bedarf an seltenen Erden und verlängert die Lebensdauer von Elektromotoren.“

Das clevere Frühwarnsystem nutzt vorhandenen Sensor

Luig konzipierte einen Prüfstand, in dem sie verschiedene Szenarien in praktischen Versuchen durchspielte und entwickelte ein mathematisches Modell, mit dem sich aus der Veränderung des Magnetfeldes die Temperatur ableiten lässt. Ihr Algorithmus ermöglicht nun, die Temperatur indirekt zu überwachen. Kostengünstig und ohne zusätzliche Bauteile, denn die temperatur-abhängige Remanenzflussdichte der Magnete wird einfach mit dem im E-Motor ohnehin vorhandenen Hall-Sensor gemessen. „Dies verringert den Rohstoffbedarf, CO2-Emissionen und auch die Kosten für zukünftige Elektrofahrzeuge“, würdigt Denk das Ergebnis.

Ausgezeichnet von Wissenschaftsminister Markus Blume

Gemeinsam mit Hochschul-Präsident Prof. Dr. Stefan Gast begleitete Denk die Absolventin zur Verleihung des Hightech-Absolventenpreises Bayern in der Münchner Residenz. Luig studiert inzwischen im Master Embedded Systems in Wien und freute sich über das Wiedersehen. „In Coburg habe ich nicht nur viel gelernt, sondern mich auch richtig wohlgefühlt. Es ist ein toller Ort, um technologische Innovationen aktiv mitzugestalten.“ Sie lächelt: „Die Auszeichnung meiner Bachelorarbeit bedeutet mir viel.“

Den Hightech-Absolventenpreis Bayern hat das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst zum ersten Mal für fünf hervorragende Abschlussarbeiten oder Promotionen in den Ingenieurwissenschaften verliehen. Dotiert ist er jeweils mit 2.000 Euro und ausgezeichnet wurden diesmal nur Frauen. Wissenschaftsminister Markus Blume bezeichnete sie als „fünf leuchtende Vorbilder für die kommende Generation von Ingenieurinnen“. Die Absolventinnen wurden im Rahmen der bedeutenden Hightech-Preisverleihung gewürdigt, bei der die Bayerische Staatsregierung erstmals gemeinsam mit der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (BAdW) wegweisende Forschung und bahnbrechende Innovationen auszeichnete.

Campusluft schnuppern

Bei den Schnuppertagen in den Osterferien am Dienstag, 15. und Mittwoch, 16. April, haben alle Interessierten die Möglichkeit, an der Hochschule Campusluft zu schnuppern und sich über die Studienangebote an den Fakultäten Angewandte Naturwissenschaften und Gesundheit, Design, Elektrotechnik und Informatik, Maschinenbau und Automobiltechnik, Soziale Arbeit und Wirtschaftswissenschaften zu informieren. Alles darüber und die Anmeldung gibt’s hier.