Elektromotor zonder metalen bedrading
Onderzoekers van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) zijn erin geslaagd een elektromotor te bouwen die functioneert zonder metalen spoelen. De motor maakt uitsluitend gebruik van spoelen opgebouwd uit carbon nanotubes (CNT’s). Bij laboratoriumtesten bleek de toerentalregeling stabiel en goed voorspelbaar op basis van het aangeboden voltage. Daarmee is voor het eerst aangetoond dat een elektromotor zo goed als volledig zonder metaal kan functioneren.
Gewichtsbesparing
Elektrische voertuigen worden lichter, efficiënter en zuiniger naarmate hun onderdelen minder wegen. Elektromotoren zijn vaak relatief zwaar door het gebruik van koper in de spoelen. Dat koper draagt flink bij aan het gewicht én de kostprijs. Door deze te vervangen door CNT’s ontstaat een lichtere motor met mogelijk betere eigenschappen voor warmtegeleiding en duurzaamheid.
Voor toepassingen zoals drones, eVTOL’s en lichte stadsvoertuigen is gewichtsreductie essentieel. Maar ook in grotere personenauto’s en vrachtvervoer kan dit een verschil maken, vooral voor het rijbereik en de levensduur van de accu.
Wat maakt CNT’s bijzonder?
Carbon nanotubes zijn buisvormige structuren van koolstofatomen in een honingraatstructuur. Ze zijn lichter dan koper, maar combineren een hoge elektrische en thermische geleiding met mechanische sterkte. Toch bleven praktische toepassingen tot nu toe beperkt. De oorzaak: bij de productie van CNT’s blijven vaak restjes katalytisch metaal achter op het oppervlak, wat hun geleidbaarheid nadelig beïnvloedt.
Nieuw zuiveringsproces maakt het verschil
Het Koreaanse onderzoeksteam ontwikkelde een zuiveringsproces dat gebruikmaakt van de uitlijnprincipes van vloeibare kristallen – een zogenoemde ‘vierde aggregatietoestand’ tussen vloeistof en vaste stof in. Tijdens dit proces worden metalen deeltjes selectief verwijderd zonder dat de CNT-structuur beschadigd raakt. Daardoor behouden de vezels hun elektrische en thermische eigenschappen, en worden ze geschikt voor gebruik in zwaarbelaste toepassingen zoals elektromotoren.
Hoe presteert zo’n elektromotor met CNT’s?
De onderzoekers testten de CNT-spoelen in een functioneel motormodel. Daarbij bleek het toerental goed regelbaar via het ingangsspanningssignaal – een basisvereiste voor elke bruikbare motor. Hoewel de vermogensdichtheid en het rendement niet zijn vermeld in de eerste publicatie, toont het resultaat aan dat de CNT’s voldoende geleidend zijn om praktische rotatie te realiseren.
Wat zijn de implicaties voor elektrische auto’s?
Mocht de technologie opgeschaald kunnen worden naar serieproductie, dan opent dat deuren voor een nieuwe generatie lichte, efficiënte elektromotoren. CNT’s zouden:
- Tot 50% gewicht kunnen besparen op spoelniveau;
- Beter kunnen omgaan met thermische belasting;
- Minder afhankelijkheid van koper en andere kritieke grondstoffen betekenen;
- Nieuwe toepassingen mogelijk maken in segmenten waar elke gram telt.
Ook in andere sectoren – denk aan ruimtevaart, robotica en wearables – kan deze technologie impact hebben.
Nog even geduld
De ontwikkeling bevindt zich nog in het onderzoeksstadium. Er zijn nog geen commerciële motoren met CNT-spoelen op de markt, en er is weinig bekend over de productiekosten, schaalbaarheid en prestaties onder langdurige belasting. Wel geeft de succesvolle demonstratie aan dat metalloze motoren technisch haalbaar zijn.
Projectleider dr. Dae-Yoon Kim noemt de doorbraak “een nieuw paradigma voor elektrisch aangedreven systemen”. Hij ziet bredere toepassingen voor de zuiveringstechnologie, waaronder geleiders in accu’s en halfgeleiders. KIST onderzoekt momenteel hoe het proces verder geoptimaliseerd kan worden voor massaproductie.
Dit artikel verscheen als eerste op: evupdate.nl
