ZF entwickelt Elektromotoren mit weniger als 30.000 Umdrehungen pro Minute.
ZF hat den High Revolution Drive entwickelt, einen besonders kompakten Elektromotor mit bis zu 30.000 Umdrehungen pro Minute. Der Hersteller verspricht weniger Platzbedarf und geringeres Gewicht sowie einen deutlich geringeren Magnetenbedarf.
Die Architektur ist für 400- und 800-Volt-Systeme konzipiert.
Bild: ZF
Bei derselben Leistungsausbeute verringert eine höhere Drehzahl die Drehmomentanforderung des Elektromotors. Laut ZF ermöglicht dies ein kompakteres und leichteres Design der Elektromaschine. Um sicherzustellen, dass am Rad weiterhin das erforderliche Drehmoment bereitgestellt wird, kombiniert der schwäbische Hersteller den Motor mit einer zweistufigen Zahnradgetriebeanlage mit einem Übersetzungsverhältnis von etwa 18:1.
Die Elektromaschine, der Wechselrichter und das Getriebe sind in ein 3-in-1-System integriert. ZF gibt an, dass das neu vorgestellte Design eine Spitzenleistung von 200 kW sowie ein Spitzendrehmoment von 3.500 Nm am Rad erreicht. Im Vergleich zu einem SELECT-Antrieb mit derselben Leistungsausbeute von 200 kW und einer maximalen Drehzahl von 18.000 U/min benötigt der High Revolution Drive etwa 25 Prozent weniger Installationsfläche und ist rund 25 Prozent leichter. ZF strebt sogar eine Verringerung des Magnetbedarfs um 50 Prozent an.
Dieser Ansatz dürfte insbesondere für Fahrzeughersteller von Interesse sein, da weniger Magnetmaterial sowohl die Kosten als auch die Abhängigkeit von bestimmten Rohstoffen und Lieferketten verringern kann. Trotz der höheren Drehzahl und der größeren Übersetzung gibt ZF an, dass die Effizienz auf dem Niveau des Vergleichsantriebs bleibt. Der Lieferant liefert jedoch keine konkreten Effizienzwerte.
ZF strebt eine Halbierung des Magnetbedarfs an
Eine besondere Herausforderung bei hohen Drehzahlen sind Lärm und Vibrationen. Hier weist ZF auf sein Know-how in der Entwicklung von Getrieben und Zahnrädern hin. Für den neuen Antrieb wurden unter anderem die Elektromaschine, die Getriebeübersetzung, die Lager sowie die Zahngeometrie gemeinsam entwickelt. Das Unternehmen bezeichnet die Marke von 30.000 Umdrehungen pro Minute als technischen und wirtschaftlichen „Sweet Spot“ für die vorgestellte Konfiguration.
Zunächst liegt der Fokus auf dem Leistungssegment mit Antriebsleistungen zwischen etwa 150 und 200 kW. Die Architektur ist jedoch so konzipiert, dass sie auf andere Leistungsstufen skalierbar ist und sowohl 400- als auch 800-Volt-Systeme unterstützt.
Der High Revolution Drive basiert auf ZFs modularem SELECT-Platform. Das bedeutet, dass der Hersteller kein völlig neues modulares System für die neue Antriebsvariante entwickeln muss, sondern weiterhin bestehende Komponenten und Technologien verwenden kann.
Der High Revolution Drive befindet sich jedoch noch in der Vorserienphase. Laut ZF führt das Unternehmen bereits Gespräche mit mehreren Automobilherstellern über dieses Konzept und strebt eine Serienproduktion bis 2030 an. Der Hersteller hat bisher keine konkreten Kunden oder Fahrzeugprojekte genannt.
In diesem Jahr hat ZF sein Geschäftsfeld E-Mobilität umstrukturiert. Nach einer Prüfung der Optionen Eigenproduktion oder Beschaffung entschied sich der Zulieferer im Frühjahr dafür, Elektromotoren und Wechselrichter weiterhin inhouse zu entwickeln und herzustellen. Gleichzeitig steht die Sparte E-Drive unter Kostendruck aufgrund einer geringeren Auslastung als ursprünglich erwartet. Mit dem High Revolution Drive zeigt ZF nun die technische Differenzierung, auf die es für seine zukünftigen E-Drives abzielt.