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Leistungssteigernde Lösungen für Elektro- und Hybridfahrzeuge

Elektro- und Hybridfahrzeuge entwickeln sich immer mehr zur Alternative für Autos mit herkömmlichem Verbrennungsmotor. So nimmt der Bedarf an effizienten, kompakten und robusten Fahrmotoren, Starter-Generatoren und anderen elektrischen Systemen spürbar zu. Diese wiederum stellen hohe Anforderungen an die beteiligten Komponenten – beispielsweise in Sachen Drehzahl und Temperatur. Auf der Internationalen Zuliefererbörse (IZB) in Wolfsburg präsentierte SKF innovative Lösungen, die der ebenso anspruchsvollen wie zukunftsträchtigen Technologie den Weg ebnen.

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs bringt für OEMs und Zulieferer zahlreiche Herausforderungen mit sich. Um diese Herausforderungen meistern zu können, hat SKF auf Basis ihres ausgeprägten Anwendungs-Know-hows neue, hocheffiziente Lösungen entwickelt:

Innovative Konstruktionsmerkmale und Materialien versetzen die Branche in die Lage, weitere Leistungssteigerungen zu erzielen.

Ein bekanntes Konzept zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs von Hybrid-Fahrzeugen ist beispielsweise das Abschalten des Verbrennungsmotors während der Fahrt. Um den Motor trotz des ständigen Abschaltens jedes Mal wieder schnell auf Touren zu bringen, wird anstelle der Lichtmaschine ein Riemenstarter-Generator eingesetzt. Dieser benötigt jedoch wesentlich mehr Strom:

Die Energieversorgung übernimmt ein zweites Bordnetz mit einer 48 Volt Lithium-Ionen-Batterie. Für derartige Start-Stopp-Technologien und andere elektrisch angetriebene Systeme eignen sich die Rotor-Positionierungslager von SKF hervorragend: Sie enthalten einen Hochleistungs-Magnetring, der hier mit einem Kugellager aus dem eDrive DGBB-„Baukasten“ verbunden ist. Die Winkelposition des Rotors kann durch die starken Magnetimpulse der Einheit bestimmt werden. Die Magnetfeldstärke sorgt gleichzeitig für einen zuverlässigen Betrieb; selbst unter schwierigen Bedingungen. Damit erreichen Elektromotoren einen höheren Wirkungsgrad, ohne Kompromisse in punkto Haltbarkeit eingehen zu müssen. Gleichzeitig sinken Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß der Hybrid-Fahrzeuge.

Für schnelllaufende Elektromotoren hat SKF außerdem spezielle Hybridlager im Programm: Die fettgeschmierten, einreihigen Rillenkugellager besitzen Ringe aus Chromstahl und Wälzkörper aus dem Keramikwerkstoff Siliziumnitrid. Siliziumnitrid hat eine geringere Dichte als Stahl, sodass die Fliehkräfte bei den Keramikkugeln rund 40 Prozent niedriger ausfallen als bei vergleichbaren Stahlkugeln. Deshalb eignen sich die Hybridlager von SKF besonders für hohe Drehzahlen. Gleichzeitig ist Siliziumnitrid ein hervorragender elektrischer Isolator: Damit lassen sich Hybridlager zur effizienten Isolierung des Lagergehäuses in Gleich- und Wechselstrommotoren und in Generatoren einsetzen. Darüber hinaus sorgen ihre Hochleistungsschmierstoffe für eine lange Gebrauchsdauer. Weitere Vorteile sind die gute Leistung in Luftströmen und bei Kondensation sowie die sehr gute Partikel-Verschleißfestigkeit.

Für die Hersteller von Elektromotoren und elektrischen Antriebssträngen dürften auch die SKF eDrive Kugellager interessant sein: Diese verbessern den Motorwirkungsgrad und die Leistungsdichte. Dafür sorgen ihre optimierte innere Geometrie, der patentierte energieeffiziente E2-Polymerkäfig und die extrem reibungsarme Dichtung. Die Dichtfunktion lässt sich dabei ganz nach den anwendungsspezifischen Anforderungen einstellen. Der Einsatz von Langzeitschmierfett gewährleistet eine optimale Leistung bei hohen Drehzahlen und innerhalb eines breiten Betriebstemperaturbereichs von -40 bis 150 Grad Celsius. Wegen der minimalen Reibung und der geringen Reibmomentschwankungen bleiben die SKF eDrive Kugellager selbst bei hohen Drehzahlen vergleichsweise „cool“, was ihre Lebensdauer steigert. All diese Eigenschaften zusammen verlängern im Endeffekt die Haltbarkeit des Elektromotors und erhöhen zugleich die Batterie-Reichweite. Um die Effizienz von Synchronmotoren weiter zu optimieren, können SKF eDrive Kugellager auch in die SKF Rotor Positionierungs-Sensorlagereinheit integriert werden. Diese liefert hochpräzise analoge Signale zur Ermittlung der Winkelposition des Rotors. Damit lassen sich die Drehmomentwelligkeit reduzieren und elektrische Störungen minimieren.

Selbstverständlich ist es SKF möglich, diese Lösungen für Elektro- und Hybridfahrzeuge an kundenspezifische Fahrzeug- und Antriebsstrang-Designs anzupassen. Auch bei Neuentwicklungen können die Kunden von der umfassenden SKF Expertise profitieren: Die hochqualifizierten Anwendungsingenieure des Unternehmens bieten kompetente Unterstützung von der Konzeption bis hin zur Serienproduktion.

Quelle: SKF