SWaP-Optimierung in A&D-Anwendungen

Die Bedeutung von SWaP (Space, Weight, and Power) in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich

Obwohl sich die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie ständig weiterentwickelt, bleibt eines gleich: der Bedarf an mehr Leistung, höherer Effizienz und verbesserter Robustheit auf immer kleinerem Raum. Hier kommt SWaP ins Spiel. SWaP (Space, Weight, and Power) beschreibt drei kritische Faktoren, die bei der Entwicklung und Implementierung von Miniaturantriebslösungen in A&D-Anwendungen berücksichtigt werden müssen. Im Folgenden erfahren Sie, warum SWaP im A&D-Sektor so wichtig ist und wie es sich auf verschiedene Aspekte der Branche auswirkt.

Der Einfluss von SWaP auf die Systemleistung

SWaP konzentriert sich auf eine Reihe kritischer Faktoren, die während des Entwurfs, der Entwicklung und der Implementierung von Luft- und Raumfahrtsystemen berücksichtigt werden. Hier finden Sie eine Aufschlüsselung der einzelnen SWaP-Komponenten:

Raum. Platz bezieht sich auf die physische Grundfläche oder die Abmessungen, die der Motor einnimmt. Bei A&D-Anwendungen konzentrieren sich die Ingenieure auf die Minimierung der Größe der Komponenten, um eine effiziente Systemintegration in Plattformen mit begrenztem Platzangebot zu gewährleisten. Dies wiederum schafft Platz für zusätzliche Funktionen und Nutzlasten, ermöglicht eine höhere Mobilität und verbessert die Manövrierfähigkeit.

Gewicht. Das Gewicht ist die Masse eines Luftfahrtsystems. Da A&D-Anwendungen oft in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, ist das Gewicht ein entscheidender Faktor für die Bewegungslösung. Eine Gewichtsreduzierung ist für die Verbesserung der Mobilität, der Treibstoffeffizienz und der Nutzlastkapazität unerlässlich, während leichtere Komponenten zu einer verbesserten Mobilität und einem einfacheren Transport beitragen.

Leistung. Die Leistung umfasst den Energiebedarf des Systems, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung des Energiebedarfs liegt, um einen dauerhaften Betrieb zu gewährleisten. Die Maximierung der Energieeffizienz führt zu einer längeren Einsatzdauer und geringeren logistischen Anforderungen.

Die Rolle von Bewegungslösungen bei SWaP

Die wichtigste Überlegung bei einer Bewegungslösung für eine A&D-Anwendung ist die Erhöhung der Leistungsdichte bzw. die Verbesserung der Leistungsabgabe im Verhältnis zu Größe und Gewicht. Es gibt verschiedene Techniken und Technologien, die zur Erreichung dieses Ziels eingesetzt werden können:

Fortschrittliche Materialien. Die Verwendung von Hochleistungsmaterialien mit überlegenen elektromagnetischen Eigenschaften kann die Leistungsdichte erheblich steigern. Materialien wie hochwertige Neodym-Magnete mit seltenen Erden und fortschrittliche Laminate sind zwei wichtige Komponenten, die in Betracht gezogen werden sollten.

Hoher Füllfaktor. Die Erhöhung des Füllfaktors bedeutet, dass der von der Kupferwicklung in der Spule oder den Statornuten belegte Platz maximiert wird. Dies ermöglicht mehr Kupferwindungen und führt zu einem höheren Drehmoment, wodurch die Leistungsdichte des Motors erhöht wird.

Die geschlitzte BLDC-Produktlinie von Portescap nutzt ein halbautomatisches Herstellungsverfahren, um den Kupferfüllfaktor in unserem Stator-Design zu maximieren. Durch diese Technik wird die Leistungsdichte maximiert und die für die Erfüllung der Anwendungsanforderungen erforderliche Gesamtfläche reduziert.

Wicklungskonfiguration. Die Wicklungskonfiguration bezieht sich darauf, wie die Statorwicklungen des Motors angeordnet und angeschlossen sind. Durch sorgfältige Auswahl und Optimierung der Wicklungskonfiguration können Motorkonstrukteure den Wirkungsgrad, die Drehmomentabgabe und die Gesamtleistung eines bürstenlosen Gleichstrommotors verbessern.

Die U-förmige Spule Ultra ECTM von Portescap verwendet gerade Kupferwindungen, um die Wirksamkeit des Magnetfelds zu maximieren, wobei die Spulenköpfe perfekt in das kompakte Motordesign integriert sind. Aufgrund der minimalen Joule- und Eisenverluste steht die maximale Leistung zur Verfügung, um die spezifischen Leistungsmerkmale der Anwendung in der erforderlichen Baugröße zu erreichen. Minimale Verluste bedeuten auch einen höheren Wirkungsgrad und einen kühleren Betrieb.

Dank dieser einzigartigen Spulenkonstruktion können zweipolige Motoren ein um 30 % höheres Drehmoment liefern als Motoren gleicher Größe mit einer herkömmlichen Spulenkonstruktion und wesentlich geringeren Eisenverlusten.

Optimale Konstruktionsgeometrie. Die Optimierung der mechanischen Motorkonstruktion, wie z. B. der Rotor- und Statorabmessungen und der Polanordnungen, kann zu verbesserten magnetischen Flusspfaden und reduzierten magnetischen Verlusten führen, was zu einer höheren Leistungsdichte und Effizienz beiträgt.

Die SWaP-Optimierung ist ein grundlegender Aspekt von Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen, der weitreichende Auswirkungen auf die Einsatzfähigkeit und Effizienz hat. Indem sie sich auf diese Überlegungen konzentrieren, können Luft- und Raumfahrtingenieure die Herausforderungen ressourcenbeschränkter Umgebungen meistern, technologische Fortschritte vorantreiben und sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, um letztendlich zukunftsfähige Lösungen zu liefern. Setzen Sie sich hier mit Portescap in Verbindung - wir freuen uns auf eine Zusammenarbeit bei Ihrer A&D-Anwendung.