Ny elektrisk drivlinje fra ZF på 200 kW er nesten 25 prosent mindre og trenger halvparten så mye magnetmateriale

Høyere turtall gir en mindre motor

High Revolution Drive kombinerer elmotor, vekselretter og reduksjonsgir i en kompakt, integrert drivenhet.

Ingeniørene har økt motorens maksimale turtall til 30 000 omdreininger i minuttet, mens en sammenlignbar drivlinje fra ZF SELECT opererer med opptil 18 000 omdreininger i minuttet.

Løsningen bygger på enkel fysikk: Ved samme effekt trengs det mindre dreiemoment når turtallet øker. Dermed kan motorens rotor gjøres mindre og lettere.

Et totrinns reduksjonsgir med et utvekslingsforhold på omtrent 18:1 omsetter motorens høye turtall til trekkraften som trengs ved hjulene. Drivlinjen som er presentert, leverer en maksimal effekt på 200 kW og et dreiemoment på opptil 3 500 Nm ved hjulene. Her er det viktig å skille mellom motorens dreiemoment og dreiemomentet ved hjulene. Tallet 3 500 Nm gjelder ikke selve elmotoren, men dreiemomentet som overføres til hjulene via reduksjonsgiret.

Behovet for magnetmateriale halvert

Sammenlignet med en SELECT-drivlinje med samme effekt krever det nye systemet nesten 25 prosent mindre plass og veier nesten en fjerdedel mindre.

Enda viktigere er at mengden magnetmateriale er redusert med 50 prosent.

De sjeldne jordartsmetallene som brukes i elmotorer med permanentmagneter, gjør produksjonen avhengig av komplekse internasjonale forsyningskjeder. Mindre behov for magnetmateriale bidrar til å redusere både materialkostnadene og avhengigheten av forsyningskjedene.

ZF har imidlertid ikke fjernet magnetene helt.

Høye turtall stiller også større krav til lagre, tannhjul og vibrasjonsdemping. ZF har utviklet motoren, reduksjonsgiret og effektelektronikken som ett integrert system for å holde støynivået under kontroll.

Resultatet er en virkningsgrad på rundt 93 prosent, på nivå med selskapets konvensjonelle SELECT-drivlinje.

ZF har dermed redusert størrelse og vekt betydelig uten at virkningsgraden er lavere enn i den sammenlignbare drivlinjen.

En mindre drivlinje gir bilprodusentene større fleksibilitet

High Revolution Drive er rettet mot elbiler for storskalaproduksjon med en motoreffekt på rundt 150–200 kW.

Systemet er kompatibelt med både 400- og 800-volts elektriske arkitekturer og bruker komponenter fra ZFs eksisterende SELECT-plattform.

Den mer kompakte drivlinjen gir bilprodusentene mulighet til å redusere bilens vekt eller bruke den frigjorte plassen til batterier, kupé og andre komponenter.

En drivlinje som er en fjerdedel mindre, må imidlertid ikke forveksles med en tilsvarende økning i rekkevidden. Elmotoren og reduksjonsgiret utgjør en relativt liten del av bilens totalvekt, så den faktiske energibesparelsen avhenger av bilens samlede konstruksjon.

ZFs tilnærming skiller seg også fra konkurrentenes. Mens enkelte produsenter satser på motorer uten magneter eller nye halvledere, forsøker ZF å oppnå forbedringer gjennom høyere turtall og optimalisering av hele drivlinjen.

Serieproduksjon planlagt innen 2030

ZF er allerede i samtaler med flere bilprodusenter og tar sikte på å starte produksjonen av High Revolution Drive senest i 2030.

Selskapet har ikke oppgitt hvem de første kundene er, eller hva den nye drivlinjen skal koste.

Den egentlige verdien av ZFs nyvinning ligger ikke i effekten på 200 kW. Det finnes allerede mange elektriske drivlinjer på markedet med tilsvarende ytelse. Det avgjørende er å oppnå samme effekt med en mindre og lettere konstruksjon som krever mindre av kritiske materialer.

For Europas elbilindustri kan dette være enda viktigere enn nok en effektrekord. Konkurransen med kinesiske produsenter presser kostnadene ned, og hvert kilo vekt og hvert gram magnetmateriale som spares, bidrar til å nå det målet.