ZF kündigt neue Generation magnetfreier Elektromotoren an

ZF entwickelt einen E-Motor zur Serienreife, der ohne Magnete auskommt. Im Unterschied zu heute schon verfügbaren magnetfreien Konzepten fremderregter E-Motoren wird beim I2SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) von ZF die Energie für das Magnetfeld über einen induktiven Erreger innerhalb der Rotorwelle übertragen.

Der große Vorteil der induktiven Stromübertragungseinheit innerhalb des Rotors: Laut ZF soll die Lösung ein „ultrakompaktes E-Motordesign“ ermöglichen. Auch ein fremderregter Synchronmotor (FSM, teilweise aber auch englisch als EESM für „externally excited synchronous motor“ bezeichnet) kommt ohne Permanentmagnete und Seltene Erden aus. Mit der Weiterentwicklung zum I2SM will ZF nach eigener Aussage nichts weniger als einen neuen Standard setzen, „E-Motoren sowohl äußerst nachhaltig in der Produktion als auch höchst leistungsfähig und effizient im Betrieb zu machen“.

Bei einer FSM sind Schleif- oder Bürstenelemente nötig, um den Strom in den sich drehenden Rotor zu übertragen. Das erfordert in der Konstruktion einen Kompromiss, da ein trockener, also von der Ölkühlung abgetrennter Bereich nötig ist, was zusätzliche Dichtungen erfordert. Da die „herkömmlichen“ FSM axial rund 90 Millimeter größer sind, muss dieser Bauraum bei der Fahrzeug-Entwicklung eingeplant werden. Hersteller können also nicht einfach eine PSM durch eine FSM ersetzen. Mit der kompakten I2SM soll das aber möglich sein, auch Drehmoment und Leistung der I2SM sollen auf dem Niveau einer PSM liegen. Die I2SM mit ihrer induktiven Übertragunseinheit benötigt eben keine Schleifen oder Bürsten und kommt auch ohne die zusätzlichen Dichtungen aus.

Im Vergleich zu gängigen FSM-Systemen sollen durch den induktiven Erreger die Verluste bei der Energieübertragung in den Rotor um 15 Prozent reduziert werden können. Außerdem könne der CO2-Footprint in der Herstellung um bis zu 50 Prozent gesenkt werden – diese Ersparnis gilt aber in Relation zu einer PSM, bei der die Permanentmagnete mit hohem Energieaufwand hergestellt werden müssen.

Von dem Verzicht auf Seltene Erden verspricht sich ZF nicht nur die Einsparung wertvoller Ressourcen in der Produktion, sondern auch eine verringerte Abhängigkeit bei den Lieferketten. Und auch der Energieverbrauch im Fahrzeug soll geringer sein: Da im Vergleich zu einer PSM keine Schleppverluste durch Permanentmagnete auftreten, soll „in bestimmten Betriebspunkten wie langen Autobahnfahrten mit hoher Drehzahl“ ein besserer Wirkungsgrad möglich sein.

Bis wann die I2SM zur Serienreife gebracht werden soll, lässt ZF noch offen. Es soll aber eine 400- und eine 800-Volt-Version geben.

„Mit diesem magnetfreien E-Motor ohne Seltene Erden haben wir eine weitere Innovation, mit der wir unser elektrisches Antriebsportfolio konsequent auf nachhaltige, effiziente und ressourcenschonende Mobilität trimmen“, sagt Holger Klein, Vorstandsvorsitzender von ZF. „Das ist unser Leitprinzip für alle neuen Produkte. Und wir sehen derzeit keinen Wettbewerber, der diese Technologie so kompakt beherrscht wie ZF.“ Entwicklungsvorstand Stephan von Schuckmann ergänzt: „Dieser einzigartig kompakte Elektromotor ohne Magnete ist ein eindrucksvoller Beleg für unsere Strategie, E-Antriebe vor allem durch Effizienzsteigerungen ressourcenschonender und nachhaltiger zu machen.“
zf.com