ZF's nye eldrev på 200 kW er en fjerdedel mindre og kræver halvt så meget magnetmateriale
Den tyske teknologikoncern ZF har udviklet et nyt eldrev, High Revolution Drive, hvis motor kan nå op på 30.000 omdrejninger i minuttet. Det markant højere omdrejningstal end i konventionelle motorer gør det muligt at reducere drevets størrelse og vægt med næsten 25 % og forbruget af magnetmateriale med op til halvdelen. Systemet yder stadig en maksimal effekt på 200 kW og har en virkningsgrad på omkring 93 %. ZF sigter mod at sætte teknologien i serieproduktion senest i 2030.
Højere omdrejningstal giver en mindre motor
High Revolution Drive kombinerer en elmotor, en inverter og et reduktionsgear i en kompakt 3-i-1-drivenhed.
Ingeniørerne har øget motorens maksimale omdrejningstal til 30.000 omdrejninger i minuttet, mens et sammenligneligt ZF SELECT-drev når op på 18.000 omdrejninger i minuttet.
Løsningen bygger på simpel fysik: Ved samme effekt kræver et højere omdrejningstal et lavere drejningsmoment. Det gør det muligt at fremstille motorens rotor mindre og lettere.
Et totrins reduktionsgear med en udveksling på cirka 18:1 omsætter motorens høje omdrejningstal til den trækkraft, der er brug for ved hjulene. Det præsenterede drev yder maksimalt 200 kW og leverer op til 3.500 Nm drejningsmoment ved hjulene. Her er det vigtigt at skelne mellem motorens og hjulenes drejningsmoment. Tallet 3.500 Nm er ikke elmotorens eget drejningsmoment, men det drejningsmoment, der leveres til hjulene gennem reduktionsgearet.
Behovet for magnetmateriale halveret
Sammenlignet med et SELECT-drev med samme effekt kræver det nye system næsten 25 % mindre plads og vejer næsten en fjerdedel mindre.
Endnu vigtigere er det, at mængden af magnetmateriale er reduceret med 50 %.
De sjældne jordartsmetaller, der bruges i elmotorer med permanentmagneter, gør produktionen afhængig af komplekse internationale forsyningskæder. Et lavere behov for magnetmateriale bidrager til at reducere både materialeomkostningerne og afhængigheden af forsyningskæderne.
ZF's løsning er dog ikke helt fri for magneter.
Høje omdrejningstal stiller også større krav til lejer, tandhjul og vibrationsdæmpning. ZF har udviklet motoren, reduktionsgearet og effektelektronikken som et samlet system for at holde støjniveauet under kontrol.
Resultatet er en virkningsgrad på omkring 93 %, hvilket svarer til niveauet for selskabets konventionelle SELECT-drev.
Det betyder, at ZF har reduceret størrelse og vægt betydeligt uden at gå på kompromis med virkningsgraden i forhold til det sammenlignelige drev.
Et mindre drev giver bilproducenterne større fleksibilitet
High Revolution Drive er rettet mod elbiler, der produceres i store serier, med en drivlinjeeffekt på cirka 150–200 kW.
Systemet er kompatibelt med både 400- og 800-volts elarkitekturer og anvender komponenter fra ZF's eksisterende SELECT-platform.
For europæiske bilproducenter giver det mere kompakte drev mulighed for at reducere bilens vægt eller bruge den frigjorte plads til batterier, kabinen og andre komponenter.
Et drev, der er en fjerdedel mindre, må dog ikke forveksles med en tilsvarende forøgelse af rækkevidden. Elmotoren og reduktionsgearet udgør en forholdsvis lille del af bilens samlede vægt, så den faktiske energibesparelse afhænger af bilens samlede konstruktion.
ZF's tilgang adskiller sig også fra konkurrenternes. Mens nogle producenter satser på motorer uden magneter eller nye halvledere, søger ZF forbedringer gennem højere omdrejningstal og optimering af hele drivlinjen.
Serieproduktion planlagt senest i 2030
ZF er allerede i dialog med flere bilproducenter og sigter mod at starte produktionen af High Revolution Drive senest i 2030.
Selskabet har ikke oplyst navnene på sine første kunder eller prisen på det nye drev.
Den egentlige værdi af ZF's innovation ligger ikke i effekten på 200 kW, for der findes allerede mange eldrev på markedet med den ydelse. Det afgørende er at opnå samme effekt med en mindre og lettere konstruktion, der kræver færre kritiske materialer.
For Europas elbilindustri kan det være endnu vigtigere end endnu en effektrekord. Konkurrencen med kinesiske producenter presser omkostningerne ned, og hvert kilo vægt og hvert gram magnetmateriale, der spares, bringer branchen tættere på det mål.
