Mahle Entwickelt Magnetfreien Motor Für Elektrofahrzeuge

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-11-26 12:43

Tier-One-Automobilzulieferer Mahle hat einen Elektromotor für Elektrofahrzeuge entwickelt, der ohne Permanentmagnete auskommt. Es ist nicht das erste Unternehmen, das dies tut, aber es ist das erste Unternehmen, das einen Motor entwickelt, der skalierbar ist, um die Anforderungen vieler Fahrzeuggrößen zu erfüllen, vom Kleinwagen bis zum mittelschweren Lkw. Mahle sagt, die Möglichkeit, die Parameter des Rotormagnetismus abzustimmen und zu ändern, anstatt sich an das zu halten, was ein Permanentmagnet bietet, hat es seinen Ingenieuren ermöglicht, über den gesamten Betriebsdrehzahlbereich hinweg Wirkungsgrade von über 95 % zu erreichen. Nur die in Formel-E-Autos verwendeten Motoren bieten eine solche Effizienz, so New Atlas.

Auch bei hohen Geschwindigkeiten ist der Mahle-Motor besonders effizient, was die Reichweite von Elektroautos bei Autobahnfahrten erhöhen könnte. „Unser magnetfreier Motor kann durchaus als Durchbruch bezeichnet werden, denn er bietet mehrere Vorteile, die in einem Produkt dieser Art noch nicht vereint sind“, sagt Dr. Martin Berger, Vice President Corporate Research and Advanced Engineering bei Mahle. „Damit können wir unseren Kunden zu vergleichsweise geringen Kosten ein Produkt mit herausragender Effizienz anbieten.“

Drahtlose Induktion

Ein drahtloser Sender sendet Strom an den Rotor, wobei ein Wechselfeld verwendet wird, das in Gleichstrom für die Magnetspulen umgewandelt wird. Bildnachweis: Mahle

Magnetfreie Motoren sind keine Seltenheit, aber die meisten von ihnen benötigen eine Art rotierende Kontaktvorrichtung, um Strom an die Kupferspulen im Rotor zu senden. Dies erhöht die Möglichkeit eines höheren Verschleißes im Inneren des Motors, als es bei einem vergleichbaren Motor mit Permanentmagneten der Fall wäre.

Aber die Ingenieure von Mahle haben sich Ideen aus der Welt des kabellosen Ladens ausgeliehen, um das Kontaktproblem zu lösen. Die Stromübertragung auf den Rotor erfolgt drahtlos durch Induktion durch eine wechselstromführende Spule. Dadurch wird in der Empfangselektrode im Rotor ein Strom induziert, der die Kupferwicklungen, die die Permanentmagnete ersetzen, erregt und ein elektromagnetisches Feld erzeugt.

Dadurch gibt es praktisch nichts zu verschleißen, sagt IEEE Spectrum. „Es gibt keine Kontakte zur Stromübertragung, keinen Abrieb, keine Staubentwicklung, keinen mechanischen Verschleiß“, sagte Berger am Mittwoch während einer Online-Pressekonferenz. „Außerdem muss ich sagen, wenn man einen nicht magnetisierten Rotor warten muss, ist es nicht schwer, den Rotor auszutauschen.“Er fügt hinzu, dass der neue Motor die besten Punkte mehrerer Motordesigns kombiniert, indem er einen guten Wirkungsgrad sowohl bei niedrigem als auch bei hohem Drehmoment bietet.

Für ultrakompakte Fahrzeuge wie E-Bikes oder große Lastwagen, die in der Regel mit konstanter Last fahren, sei es nicht ideal, sagt Berger. „Sehr schnelle oder schwere Fahrzeuge würden ein Getriebe brauchen, aber für die meisten Anwendungsfälle – zum Beispiel Pkw – reicht ein Gang.“

Das Seltene-Erden-Dilemma

Die meisten Elektromotoren verwenden Permanentmagnete aus Seltenerdmineralien wie Neodym, Dysprosium oder Yttrium. Tatsächlich sind Seltenerdmineralien gar nicht so selten. Das Problem ist, dass China 97% des weltweiten Angebots kontrolliert. Auch solche, die anderswo abgebaut werden, müssen in China verarbeitet werden, das als einziges Land in der Lage ist, sie kommerziell nutzbar zu machen. Vor kurzem führte China Exportkontrollen ein, die den Preis von Neodym um 750 % und Neodym um 2000 % anhoben. Es ist nicht so, dass der Kupferpreis nicht so stark gestiegen ist, wie die EV-Revolution voranschreitet, aber es ist bei weitem nicht so teuer wie diese Seltenerdmineralien, was bedeutet, dass der Mahle-Motor in der Herstellung weniger kosten sollte.

Aufgrund der wirtschaftlichen und geopolitischen Folgen der Abhängigkeit von China bei Seltenerdmineralien stellen mehrere Unternehmen, darunter BMW, Audi und Renault, bereits einige ihrer Elektromotoren ohne Permanentmagnete her. Jedes andere EV-Unternehmen hat auch ein Auge auf neue Technologien. Mahle hat nicht mitgeteilt, welche Unternehmen an seinem neuen Motor interessiert sind, sagt jedoch, dass bereits Muster zu Test- und Bewertungszwecken an mehrere Unternehmen geliefert wurden. Bis Ende 2023 soll mit der Massenproduktion der magnetfreien Motoren begonnen werden.

Ist der neue Mahle-Motor eine weltbewegende Nachricht? Nein, aber es ist ein Beispiel für die winzigen Verbesserungen, die den Übergang zu Elektrofahrzeugen schneller von statten gehen lassen, als wir noch vor einigen Jahren zu hoffen gewagt hätten. Der Verbrennungsmotor brauchte 100 Jahre, um die Leistung, Effizienz und Haltbarkeit zu erreichen, die er heute hat.

Der Wandel bei Elektroantrieben ist zu Beginn des Elektrofahrzeugzeitalters viel, viel schneller. Erwarten Sie, dass EVs bis zum Ende dieses Jahrzehnts in ihrer Entwicklung so weit fortgeschritten sind wie benzin- und dieselbetriebene Fahrzeuge nach 70 Jahren der Verbesserung. Veränderungen sind für manche nie schnell genug und für andere zu schnell, aber nichts kann sie aufhalten.