Im Unterschied zu heute schon verfügbaren magnetfreien, fremderregten 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.
Diese weiterentwickelte Variante eines fremderregten Synchronmotors (FSM) ist damit eine Alternative zu den permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PSM). Letztere sind aktuell die am häufigsten bei E-Fahrzeugen eingesetzten Motoren, basieren allerdings auf Magneten, zu deren Herstellung Seltene Erden notwendig sind.
Im Vergleich zu gängigen FSM-Systemen lassen sich durch den induktiven Erreger die Verluste bei der Energieübertragung in den Rotor um 15 Prozent reduzieren. Da die neuen Motoren ohne Permanentmagnete auskommen, weisen sie auch keine entsprechenden Schleppverluste auf. Dies ermöglicht in bestimmten Betriebspunkten wie langen Autobahnfahrten mit hoher Drehzahl einen besseren Wirkungsgrad.
Mit dem neuen Rotordesign ist es ZF gelungen, die bauartbedingten Nachteile gängiger fremderregter Synchronmaschinen auszugleichen, die Bürstenelemente oder Schleifringe benötigen: Insbesondere die Drehmomentdichte konnte deutlich gesteigert werden. Durch die bauraumneutrale Integration des Erregers in den Rotor entstehen keine axialen Bauraumnachteile.
Verglichen mit gängigen fremderregten E-Maschinen benötigt die ZF-Innovation bis zu 90 Millimeter weniger axialen Bauraum. Im Hinblick auf die Leistungs- und Drehmomentdichte agiert die ZF-Innovation dagegen auf dem Niveau einer PSM.
ZF plant, die I2SM-Motoren zur Serienreife zu entwickeln und als Option innerhalb der eigenen E-Antriebsplattform anzubieten – als Variante mit 400V-Architektur und 800V-Architektur wählen. Letztere setzt auf Siliziumkarbid-Chips in der Leistungselektronik. (jr)
