Mehr Leistung, weniger Gewicht Neuartige TS-RFPM-Motoren: Produktion ab Sommer 2022

Redakteur: Gerd Kucera

Anfang Mai berichtete ELEKTRONIKPRAXIS über das israelische Startup-Unternehmen EVR Motors, das einen Prototypen seines patentierten TSRF-Elektromotors vorstellte. Nun entsteht in Israel eine Montagelinie, um die Motoren ab der zweiten Jahreshälfte 2022 in großem Umfang anbieten zu können.

Fahrzeughersteller wollen kleinere Elektromotoren mit weniger Gewicht zu geringeren Kosten, die aber mehr Leistung, Effizienz und Flexibilität besitzen.
Fahrzeughersteller wollen kleinere Elektromotoren mit weniger Gewicht zu geringeren Kosten, die aber mehr Leistung, Effizienz und Flexibilität besitzen.
(Bild: EVR Motors)

TSRF steht für Trapezoidal Stator Radial Flux, eine Topologie, die in zwei Motortypen eingesetzt wird: in TS-RFPM-Maschinen mit Neodym- und Ferrit-Magneten. Der Aufbau des Motors nutzt 3D-Trapezzähne und -Wicklungen, die einen erhöhten magnetischen Fluss erzeugen und den Streufluss reduzieren. In Kombination mit verbesserter Kühlung und optimierter Kupferausnutzung könne deutlich mehr Leistung aus einem kleinen, leichten Motor gewonnen werden. Auf der Basis des gleichen Designs lassen sich anwendungsspezifisch TS-Motoren für eine Vielzahl von Anforderungen herstellen. Opher Doron ist CEO bei EVR Motors und beschrieb im Mai 2021: „Es handelt sich um eine deutlich andere Form des Stators, insbesondere der der Zähne. Als wesentliche Vorteile dieses Aufbaus ergeben sich eine stark reduzierte Baugröße, ein geringeres Gewicht und eine bessere thermische Situation.“

Noch in diesem Jahr serienreif

Nach Angaben des Unternehmens ist der neuartige Motor weniger als halb so groß und um einige zehn Prozent leichter als bestehende, dem Stand der Technik entsprechende RFPM-Motoren (Radial Flux Permanent Magnet) mit ähnlicher Leistung.

Doron: „Die Transformation der Branche hat Autohersteller unter enormen Druck gesetzt, die Leistung und die Kosten des Verbrennungsmotors mit kleinen, leichten und preisgünstigen Motoren in Einklang zu bringen. Wir haben es geschafft, das grundlegende Design des Elektromotors zu ändern, das in den letzten Jahrzehnten weitgehend gleichgeblieben ist, während die traditionellen Vorteile der Radialflussmotoren beibehalten werden.“

Die patentierte TSRF-Motor-Topologie solle eine überlegene Leistungs- und Drehmomentdichte besitzen sowie reduzierte Produktionskosten ermöglichen. Der israelische Hersteller versichert, seine TSRF-Lösung auf die meisten Mobilitäts- und Industrieanwendungen anpassen zu können, von motorisierten Zweirädern über PKW und LKW bis hin zu batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) und hybriden Elektrofahrzeugen (HEVs). Unterstützt wird ein weiter Leistungs- und Drehmomentbereich bei einer Spannung von 48 bis 800 V, die für eine Vielzahl von Leistungsstufen und einen weiten Drehzahlbereich geeignet seien.

Ergebnisse erster Tests

Die Motoren auf Neodym-Basis funktionierten erheblich besser als herkömmliche RFPM-Motoren, so Doron, und auf Ferrit-Basis übertreffen sie Induktionsmotoren einer vergleichbaren Preisklasse.

Ergebnisse eines Prototypentests für Traktionsanwendungen in zwei- und dreirädrigen Elektrofahrzeugen: Der luftgekühlte Motor lieferte eine Spitzenleistung von 17 kW und ein Drehmoment von 40 Nm bei einem Volumen von 2 l und einem Gewicht von 9 kg. Damit übertraf er andere kleine luftgekühlte Radialflussmotoren bei weitem, heißt es. Andere Ausführungen des Motors werden in den kommenden Monaten getestet, darunter Varianten mit unterschiedlichen Spannungen, flüssigkeitsgekühlte Ausführungen und Versionen, die auf Ferritmagneten basieren. Größere Motoren, die für gängige Personen- und Nutzfahrzeuge geeignet sind, werden derzeit entwickelt.

Nach jüngsten Tests sollen Vorserien gefertigt werden

Globale Fahrzeughersteller und OEM-Zulieferer testen den Elektromotor nun laut Angaben von EVR Motors. Nach erfolgten Tests will EVR Vorserienmotoren produzieren, die an Kunden zur Bewertung geliefert werden. Das Unternehmen entwickelt weitere Motormodelle und baut eine Montagelinie in Israel auf, um seine Motoren ab der zweiten Jahreshälfte 2022 in großem Maßstab herstellen zu können.

Über Partner, etwa OEMs, sollen die Motoren hergestellt und vermarkten werden. Es ist dabei beabsichtigt, die Motoren je nach Leistung, Größe, Kosten und anderen Anforderungen des jeweiligen Abnehmers maßzuschneidern. Kunden, die nicht an der Herstellung von Motoren interessiert sind, können mit Motoren beliefert werden, die EVR oder seine Partner herstellen. Dazu gehören auch Motoren, die auf ihre spezifischen Anforderungen optimiert sind.

Der Markt gibt den Ton an

„Laut einer aktuellen Studie von Ernst & Young wird der Absatz von Elektrofahrzeugen alle anderen Motoren fünf Jahre früher übertreffen als bisher erwartet“, sagt CEO Opher Doron, „Fahrzeughersteller wollen Elektromotoren mit reduzierter Größe, weniger Gewicht und Kosten, die aber mehr Leistung, Effizienz und Flexibilität besitzen. Und genau das bieten wir. Wir haben beschlossen, auf die Marktbedürfnisse zu reagieren, indem wir Elektromotoren neu konzipieren und unsere patentierte TS-RFPM-Topologie weiterentwickeln. Der Elektromotor, den wir im Mai 2021 vorstellten, stieß auf enormes Interesse bei Erstausrüstern, Tier-1-Unternehmen und potenziellen Partnern. Jetzt verstärken wir die Dynamik und ermöglichen es mehreren Automobilbauern, das Potenzial zu bewerten, wie ein solcher Motor die Branche verändern kann.“

Technische Spezifikation laut EVR

Der erste luftgekühlte 48/96-V-Motor von EVR für Zwei- und Dreiräder bietet eine Spitzenleistung von 17 kW und ein Spitzendrehmoment von 41 Nm bei einem Gewicht von 9 kg und einem Volumen von 2,7 l. EVR könne mehrere Varianten des 2/3-Rad-Motors anbieten, dessen Tests bereits erfolgreich abgeschlossen wurden.

Folgen soll nun u.a. eine wassergekühlte Version des ersten Motors mit 35 kW Leistung, ein sehr kleiner 6,5 kg schwerer Elektromotor mit 7 bis 9 kW für Zweiräder sowie ein wassergekühlter 400-V-Elektromotor für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge.

Auf Basis der TS-RFPM-Topologie erzeugen die Motoren im Verhältnis zu ihrer Größe eine höhere Leistung durch erhöhten Fluss, hohen Füllfaktor, besserer Kupferausnutzung, optimierter Wärmeableitung und thermischer Kapazität.

Doron: „Die TSRF-Technologie unterstützt eine breite Palette von Leistungen und Drehmomenten mit Spannungen von 48 bis 800 V, die für verschiedene Leistungsstufen und eine große Bandbreite von Geschwindigkeiten geeignet sind.“

EVR-Motoren zielen auf die meisten Mobilitäts- und Industrieanwendungen ab, darunter Zwei- und Dreiräder, Personen- und Leichtelektrofahrzeuge, Lastwagen, Busse, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs), Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), Plugin-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs), Mild-Hybridelektrofahrzeuge (MHEVs), Golfwagen, Gabelstapler, Züge, Boote usw.

Geldgeber hinter EVR Motors

Hinter EVR Motors steht ein starkes israelisches Investorenteam unter der Leitung von Marius Nacht, einem der führenden israelischen Serienunternehmer, Technologiegründer und Investoren. Teramips Technologies, das innovative technische Ideen finanziert, ist ein weiterer wichtiger Investor. Weitere Mittel kamen von Varana Capital und SIBF (South Israel Bridge Fund VC) sowie durch Zuschüsse der israelischen Innovationsbehörde.

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