Planung, Montage und Service von Sondermaschinen E-Mobilität

Der Elektromotor - Antrieb der Zukunft

Elektromotoren decken einen breiten Drehzahl- und Drehmomentbereich ab. Was sie auszeichnet, ist ihr hoher Wirkungsgrad von 80 bis 90 Prozent. Benzinmotoren kommen auf gerade mal 33, Diesel auf etwa 45 Prozent. Elektromotoren sind zudem sehr leise und stellen ihr maximales Drehmoment schon im niedrigsten Drehzahlbereich bereit. Weitere Vorteile sind ihre kompakte, einfache Bauweise, sie sind leicht und erfordern nur wenig Wartungsaufwand. Um in diesem Markt mitmischen zu können, müssen Hersteller von Komponenten klassischer Antriebe ihre Fertigung umstellen.

Die verschiedenen Antriebstechnologien

Stator und Rotor eines Elektromotors.

Der Elektroantrieb ein Antrieb der Zukunft. Mithilfe von Strom wandelt er elektrische in mechanische Energie um. Vereinfacht gesagt, besteht dieser nur aus ein paar Magneten, Kupfer und einer Welle zur Kraftübertragung – verglichen mit einem modernen Benziner sind viel weniger Komponenten verbaut. Das hat erhebliche Auswirkungen auf die Zulieferer der Automobilbranche Die Maschinenbauer müssen sich auf die neuen Technologien umstellen, die die Fahrzeuge künftig benötigen.

Aktuell gibt es in der E-Mobility vier Antriebstechnologien:

Der fremderregte Synchronmotor

Bei dieser Motorvariante wird neben dem Statormagnetfeld auch das Rotormagnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt. Damit kommen keine Seltene-Erde-Magnete zum Einsatz, die sehr teuer und endlich in ihrer Verfügbarkeit sind. Die Energieübertragung erfolgt in der Regel mittels eines Schleifringsystems auf den Rotor.

Der permanenterregte Synchronmotor

Bei dieser Antriebsvariante befinden sich im Rotor sogenannte Permanentmagnete, diese erzeugen ein Magnetfeld. Dieses Magentfeld folgt dem umlaufenden Magnetfeld im Stator mit gleicher Drehzahl – ähnlich wie zwei Zahnräder, die ineinandergreifen. Diese Funktionsweise macht den Synchronmotor besonders effizient und leistungsstark. Allerdings werden für die starken Magnete Seltene Erden wie Neodym verbaut. Dadurch ist die Herstellung teuer.

Der Asynchronmotor

Bei diesem Antrieb erzeugt das etwas schneller drehende Statormagnetfeld in den Leiterstäben des Rotors einen Stromfluss, welcher wiederum ein Magnetfeld im Rotor erzeugt. So ist das Statormagnetfeld in der Lage den Rotor mitzudrehen.

Je nach Ausführung können die Leiterstäbe in Rotor aus Aluminium oder Kupfer sein.

Da die Drehzahl des Statormagnetfelds ungleich zur Rotordrehzahl ist spricht man von einem asynchronen Motor. Bei ausgeschalteter Statorspannung herrscht im ganzen System kein Magnetfeld mehr und der Motor lässt sich mit sehr wenig Verlustleistung drehen. Diese Betriebsart ist besonders für Autos mit mehreren Antriebsmotoren interessant.

Der Reluktanzmotor

Reluktanzmotoren gelten als Alternative im Bereich elektrische Antriebe. Die Motoren sind kompakt und benötigen keine Seltenen Erden. Der Reluktanzmotor nutzt das Phänomen, dass jedes System nach minimalem magnetischem Widerstand (Reluktanz) strebt. Da der Rotor ohne Permanent- oder Elektromagnete auskommt, ist er in der Herstellung sehr günstig. Allerdings ist er laut und wenig laufruhig.

Welcher Antrieb sich durchsetzen wird und ob weitere Varianten dazukommen, hängt auch stark von der Entwicklung der Batterie- und Energiepreise ab.

Die Sache mit der Energie

Der Kostentreiber in der E-Mobilität ist aktuell die Batterie. Doch dies wird sich künftig ändern. Die in Elektrofahrzeugen verbauten Lithium-Ionen-Akkus sind momentan nicht nur schwer, sie enthalten auch teure Materialien wie Lithium als Ladungsträger sowie Nickel, Mangan und Kobalt für die Elektroden – und dies in großen Mengen. Hier ist jedoch zu erwarten, dass Lithium-Ionen-Akkus immer effizienter werden und damit auch kompakter. Wiegt ein Akku heute zum Beispiel 500 Kilogramm, kann durch die kontinuierliche Entwicklung das Gewicht in wenigen Jahren schon deutlich geringer sein. Trotz kompakterer Abmaße werden Batterien immer leistungsfähiger. Gleichzeitig entwickeln Hersteller in der E-Mobility Alternativen kontinuierlich weiter, etwa die Wasserstofftechnologie.

Was sich mit der E-Mobilität für Zulieferer verändert

Der Rotor: eines der wenigen Bauteile im Elektromotor.

Zahlreiche Zulieferer von Kolben, Turboladern oder Getrieben, also von Komponenten, die im klassischen Automobilbau zum Einsatz kommen, erkennen diesen Trend und schlagen deshalb eine neue Richtung hin zur E-Mobilität ein. Da ein E-Motor weniger Bauteile enthält als ein Benzin- oder Dieselantrieb, verändern sich die Produktionsketten. Automatisierte Prozesse werden zunehmen, die Anzahl der Arbeitsschritte unter Umständen sinken. Um am Markt schnell reagieren zu können, benötigen insbesondere Unternehmen aus der Zulieferindustrie starke Partner an ihrer Seite.

Wie Sonplas OEMs und Zulieferer auf dem Weg zur E-Mobilität unterstützt

Wir kennen die OEMs und Zulieferer im klassischen Automobilbau und in der Elektromobilität. Als Komplettanbieter unterstützen wir Sie mit maßgeschneiderten und schlüsselfertigen Systemlösungen. Sie können diese für die Entwicklung und die Serienproduktion von technischen Komponenten und Produkten einsetzen. Durch unsere hauseigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung sind wir in der Lage, ständig den neuesten technischen Anforderungen auf dem Markt gerecht zu werden. Gemeinsam mit Ihnen arbeiten wir auch permanent an Neuentwicklungen. Zu unseren Innovationen zählen etwa Laser Notching, Anlagen zur Batteriezellenfertigung, Wasserstoff-Prüfstände, Prozesse wie das Kalt- und Warm-Fügen, Microhämmern, die Vakuum-Enthalpie-Kühlung, additives Wuchten oder energiesparende Stoßdämpferprüfstande. Dazu kommt der Trend zu einer steigenden Automatisierung – hier sind wir zu Hause. Unsere kompetenten Mitarbeiter agieren mit Ihnen immer auf Augenhöhe und sprechen dieselbe Sprache.

Mit welchen Herausforderungen Zulieferer in der E-Mobilität konfrontiert sind

Die Entwicklungszyklen der Produkte in der Elektromobilität werden immer kürzer. Zulieferer benötigen deshalb Anlagen, mit denen sie schnell neue Produkte fertigen können – und dazu noch flexibel sind. Wir haben flexible Konzepte, mit denen Sie zum Beispiel die verschiedenen Rotorvarianten auf einer Linie produzieren können. Damit sparen Sie Zeit und Geld. Wir nehmen Sie bei der Hand und unterstützen Sie mit unserer Forschung und Entwicklung. Zudem verifizieren wir Ihre theoretisch angedachten Prozesse und stellen sicher, dass diese in der Praxis funktionieren.

Mit einem tiefen Verständnis für die Elektromobilität und für Ihre Herausforderungen helfen wir nicht nur dabei, Ihre Prozesse zu optimieren, sondern auch, Ihre Produkte kostengünstiger auf den Markt zu bringen. Bei Bedarf bieten wir alternative Lösungen. Wir unterstützen Sie zudem dabei, ihre Produktionskosten zu senken. Im Klartext: Als Komplettanbieter denken wir mit und gehen stets individuell auf Ihre Anforderungen ein.

Was Sonplas auszeichnet

Wir denken immer im System. Deswegen arbeiten wir bei komplexen Projekten auch eng mit unseren Partnern zusammen. Je nach Aufgabe können das unter anderem Roboteranbieter sein oder auch Hersteller von Lasertechnik. Als Generalunternehmer setzen wir für Sie nicht nur einzelne Prozesse um, sondern auch komplette Produktionslinien. Wir kennen nicht nur das Produkt, sondern die komplette Systemarchitektur. Gemeinsam mit unseren Kunden konnten wir so in der Vergangenheit weltweit spannende Projekte realisieren und sie mit unseren global verteilten Servicepartnern umfassend betreuen.

Wie Sonplas mehrere Projekte unterschiedlicher Kunden umsetzen kann

Wir können nicht nur einen Kunden bedienen, sondern wickeln auch mehrere Projekte gleichzeitig ab. Dazu haben wir im Haus umfangreiches Know-how, das wir auf verschiedene Köpfe verteilen. Für jeden Auftrag bilden wir ein eigenes Projektteam. Damit haben Sie auch immer nur einen Ansprechpartner.

Unsere Montagekonzepte lassen sich maßgeschneidert für verschiedene Kunden anwenden. Zum Einsatz kommen sowohl erprobte Technologien als auch Lösungen, die wir gemeinsam mit Ihnen entwickeln. Um zu wissen, was die Elektromobilität umtreibt, befassen wir uns ständig mit dem aktuellen Marktgeschehen.

Wie Sonplas Kunden im Prototypenbau unterstützt 

Der Bau von Prototypen zeigt an, wohin sich die Trends bewegen werden. Bei jedem Prototyp gilt es, die Seriensicherheit festzustellen und Verfahren zu optimieren, um die Kundenbedarfe decken zu können. Doch viele Zulieferer haben dafür nicht das erforderliche Equipment, um Prototypen etwa von Rotoren oder Invertern zu bauen. Hier unterstützen wir Sie als Komplettanbieter mit den erforderlichen Anlagen, Lösungen und umfassendem Know-how.