ZF ontwikkelt ‘e’-motor zonder magneten

Als alternatief voor synchrone permanentmagneet-elektromotoren (PM-elektromotoren) heeft ZF een elektromotor ontwikkeld die helemaal geen magneten nodig heeft.

Dergelijke extern bekrachtigde motoren bestaan al, maar de magnetische veldbekrachtiging bij de ZF-technologie komt tot stand via inductieve energieoverdracht met een bekrachtiger in de rotoras. Dit levert een compacte motor met een hoge vermogens- en koppeldichtheid op, bestemd voor gebruik in de elektromobiliteit.

“Met deze magneetvrije e-motor zonder zeldzame aardmetalen hebben we weer een innovatie waarmee we ons portfolio aan elektrische aandrijvingen consequent afstemmen op duurzame, efficiënte en duurzame mobiliteit”, zegt dr. Holger Klein, ceo van ZF. “Dit is onze leidraad voor alle nieuwe producten. En we zien momenteel geen concurrent die deze technologie zo compact beheerst als ZF.”

De ontwikkelaars hebben het over de I²SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor). Vergeleken met gangbare extern bekrachtigde systemen kan de inductieve bekrachtiging de verliezen tijdens de energieoverdracht naar de rotor met 15 procent verminderen. Bovendien kan de ‘carbon footprint’ bij de productie, die in het geval van PM-motoren vooral voor rekening komt van magneten met zeldzame aardmetalen, worden gehalveerd. Bovendien vermindert ook de afhankelijkheid in de toeleveringsketens. Geen permanente magneten betekent ook geen bijbehorende weerstandsverliezen. Dit zorgt voor een betere rendement op bepaalde werkpunten, zoals lange snelwegritten met hoge snelheid.

Personenauto’s en bedrijfsvoertuigen

ZF is erin geslaagd om de ontwerpgerelateerde nadelen van gangbare afzonderlijk bekrachtigde synchrone machines te compenseren. In het bijzonder is de koppeldichtheid aanzienlijk verhoogd in. De ruimte-neutrale integratie van de bekrachtiger in de rotor betekent dat er geen axiale ruimtenadelen zijn. Bovendien leidt een verhoging van de vermogensdichtheid in de rotor tot een verbetering van de prestaties.

Het plan is de I²SM-technologie tot productierijpheid te ontwikkelen en als optie aan te bieden binnen zijn eigen e-aandrijfplatform. Klanten uit de segmenten personenauto’s en bedrijfsvoertuigen kunnen dan kiezen tussen een variant met 400-volt architectuur of met 800-volt architectuur voor hun respectieve toepassingen. De laatste maakt gebruik van siliciumcarbide chips in de vermogenselektronica.