ZFのI2SM（回転子内誘導励磁同期電動機）は、現在すでに販売されているSESM（個別励磁同期電動機）の磁石を使用しないコンセプトとは対照的に、ローターシャフト内の誘導励磁装置を介して磁界のエネルギーを伝達する。これにより、最大出力とトルク密度を備えた、他に類を見ないコンパクトなモーターとなっているという。
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この高度な個別励磁同期モーターは、永久磁石同期機（PSM）に代わるものだ。永久磁石同期機は現在、電気自動車で最も頻繁に使用されているモーターだが、その製造にはレアアース（希土類）材料を必要とする磁石をベースにしている。I2SMにより、ZFは、EV用モーターを極めて持続可能な生産と、強力で効率的な運転を両立させる新たな基準を打ち立てたという。
ZF社CEOのHolger Klein博士は次のようにコメントする。
レアアースを使用しないこのマグネットレスeモーターによって、私たちは、より持続可能で効率的、かつ省資源なモビリティを実現するために、電気駆動のポートフォリオを一貫して改善する新たなイノベーションを成し遂げました。
これは、すべての新製品における当社の指針です。そして現在、ZFほどこの技術を使いこなしている競合他社はないと考えています。
一般的なSESMシステムと比べて、誘導型励磁装置はローターへのエネルギー伝達の損失を15％削減することができます。さらに、レアアース（希土類）材料を含む磁石を使用するPSM eモーターでは特に、生産時のCO2排出量を最大50％削減することができます。
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ZF Groupの経営委員会メンバーであるStephan von Schuckmann氏は、次のようにコメントする。
磁石を使用しないこのユニークでコンパクトな電動モーターは、主に効率改善を通じて、e-driveをより資源効率に優れ、持続可能なものにするという当社の戦略を示す、印象的な証拠です。
I2SMは、コンパクトでパワフルなパッケージでレアアースを使用しないという利点に加え、従来のPSM電子モーターで生じていたドラッグロスを解消する。これにより、高速道路を高速で長時間走行するような特定の運転ポイントにおいて、より優れた効率を実現した。
EV用モーターを非常にコンパクトに
従来のSESMコンセプトでは、ローター内の磁界を磁石ではなく電流によって形成するため、ほとんどの場合、摺動素子やブラシ素子が必要であり、妥協せざるを得まないという。ドライな設置スペース、つまりオイル冷却のためのアクセスがなく、追加のシールが必要だ。その結果、従来のSESMは軸方向に約90mmも大きなスペースを取ることになる。その結果、メーカーはモデルプランニングにおいて、PSMとSESMのバリエーションを、追加工事をすることなくフレキシブルに変更できない。
ZFは、個別励磁同期機の利点を競争力を持って提供するために、一般的な個別励磁同期機の設計上の欠点を補うことに成功した。特に、革新的なローター設計により、トルク密度が従来品に比べて大幅に向上している。励磁装置がローターにスペース中立的に統合されているため、軸方向スペースの不利がない。加えて、ローター内の電力密度の増加は、性能の向上につながるという。
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キーテクノロジーとしての誘導励磁
ZFの技術革新の前提条件は、エネルギーが誘導的に、つまり機械的接触なしにローターに伝達され、コイルによって磁場が発生するだ。そのため、I2SMにはブラシ・エレメントやスリップ・リングが必要ない。さらに、シールによってこの部分を乾燥させる必要もない。永久磁石同期モーターと同様に、ローターは循環オイルによって効率的に冷却される。
一般的な個別励磁同期モーターと比較すると、ZFの技術革新では、軸方向の設置スペースが最大90ミリメートル小さくなる。しかし、出力およびトルク密度という点では、ZFの革新的技術はPSMのレベルで作動するという。
ZFは今後、I2SM技術を量産可能なレベルまで発展させ、自社のe-driveプラットフォームのオプションとして提供する計画だ。乗用車および商用車セグメントの顧客は、それぞれの用途に応じて、400ボルト・アーキテクチャーまたは800ボルト・アーキテクチャーを選択することができる。後者は、パワーエレクトロニクスに炭化ケイ素チップを採用している。
