ZF hat die Entwicklung fremderregter Synchronmaschinen erheblich vorangetrieben. Diese Technik war bisher vor allem in stationären Anwendungen verbreitet, hatte jedoch für mobile Anwendungen aufgrund von Leistungs- und Effizienzproblemen Schwierigkeiten. ZF hat das Konzept der SESM (für Separately Excited Synchronous Motor) durch die Einführung eines innovativen induktiven Stromübertragungssystems, genannt In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor (I²SM), optimiert. Dieses System nutzt einen rotierenden Transformator und einen nachgeschalteten Gleichrichter, um Strom effizient und verschleißfrei zu übertragen.
Die SESM erzeugt ihr Magnetfeld durch stromdurchflossene Spulen statt durch Permanentmagnete, was sie kostengünstiger macht und nachhaltiger gestaltet. Die Herausforderung liegt in der Stromversorgung des Rotors, der bis zu 30 Ampère benötigt und sich mit bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute bewegt. Herkömmliche Schleifringsysteme sind hier unzureichend, da sie platzintensiv und mechanisch komplex sind, was zu erhöhtem Verschleiß und Leistungsverlusten führt.
Der I²SM von ZF überwindet diese Hürden, indem er eine kontaktlose, induktive Stromübertragung verwendet, die platzsparend in der Rotorwelle integriert ist. Dies reduziert die Verluste bei der Stromübertragung um 15% im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen und erreicht eine Leistungsdichte vergleichbar mit Permanentmagnet-Motoren (PSM). Zudem bietet die SESM im Autobahnbetrieb höhere Wirkungsgrade als PSM, was die reale Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht.
Die magnetfreie I²SM-Maschine ist trotz ihres innovativen Ansatzes noch in der Konzeptphase. Insgesamt stellt diese Entwicklung einen bedeutenden Schritt in Richtung nachhaltiger und effizienter Elektromobilität dar, indem sie auf den Einsatz seltener Erden verzichtet und gleichzeitig hohe Leistungsstandards erfüllt. (oe)
