Der MAHLE MCT E-Motor für Pkw und Nutzfahrzeuge glänzt mit bahnbrechenden Fortschritten. Unter anderem benötigt er keine seltenen Erden und überträgt die Energie von Stator zu Rotor kontaktlos.
Seltene Erden sind Metalle, die weltweit gar nicht so selten vorkommen. Doch ihr Abbau und ihre Aufbereitung sind sehr aufwändig, oft umweltbelastend und machen abhängig von Rohstoff-Importen, zumeist aus China. Der Verzicht auf seltene Erden bringt daher Vorteile bei Herstellungskosten, Nachhaltigkeit und Lieferfähigkeit.
Möglich macht das die Auslegung des MCT E-Motors (MCT steht für Magnet-free Contactless Transmitter) in Form einer sogenannten fremderregten Synchronmaschine, bei der das zum Antrieb benötigte Magnetfeld kontaktlos per Induktion von Erregerspulen im Rotor erzeugt wird. Da diese Technologie keine Permanentmagneten benötigt, kann auf den Einsatz von seltenen Erden wie beispielsweise Neodym verzichtet werden, die Bestandteile der Magnetlegierungen sind.
Die kontaktlose Energieübertragung macht den MCT E-Motor verschleißfrei, da der Rotorstrom anders als bei herkömmlichen fremderregten Synchronmaschinen ohne mechanische Reibung übertragen wird. Daraus resultieren weitere entscheidende Vorteile: das höhere mögliche Drehzahlniveau und ein kompaktes Design wegen des Wegfalls des Schleifring-Bürsten-Systems.
Das Aggregat arbeitet über ein breites Leistungsband und speziell bei hohen Drehzahlen besonders energieeffizient. Mit diesen Eigenschaften hat MAHLE für diese Motorenbauweise einen entscheidenden Fortschritt erzielt. In den im Alltagsbetrieb relevanten Betriebspunkten erreicht die Energieübertragung in den MCT-Rotor einen hervorragenden Wirkungsgrad, was zu einem minimalen Gesamtenergieverbrauch der fremderregten Synchronmaschine beiträgt.
Da das Aggregat wartungsfrei ist, eignet es sich für eine Vielzahl von Anwendungen. In der E-Mobilität lässt sich der MCT E-Motor dank seiner kompakten Bauform und seiner Skalierbarkeit vom Kleinwagen bis zum schweren Nutzfahrzeug einsetzen. Seine Langlebigkeit prädestiniert ihn zum Dauerläufer.
Auch bei E-Motoren erzeugt ein steigender Leistungsbedarf mehr Wärme im System. Die derzeit gängigen Elektromotoren erbringen daher nur für kurze Zeit Höchstleistungen und erfordern im Dauerbetrieb eine Reduzierung auf rund 40 bis 60 Prozent ihrer Spitzenleistung. Damit werden kritische Bauteiltemperaturen vermieden, die die Produktlebensdauer erheblich verkürzen oder Schäden verursachen können. Die Kühlkonzepte aktueller elektrischer Fahrmotoren basieren meist auf einem Wasser-Glykol-Gemisch, das in einem Kanal um den Stator geleitet wird. Wichtigstes Ziel der Kühlung ist die Maximierung des Verhältnisses von Dauer- zu Spitzendrehmoment.
Um hierbei Fortschritte zu erzielen, hat MAHLE für permanenterregte Fahrmotoren die SCT-Technologie (Superior Continuous Torque) entwickelt. Das Konzept zur direkten Ölkühlung macht ein klassenbestes Drehmomentverhältnis sowie einen deutlich langlebigeren und leichteren elektrischen Traktionsmotor möglich. Das Öl des Kühlsystems wird in den Rotor gesaugt und breitet sich in dessen Hohlwelle aus, um die Permanentmagnete zu kühlen. Danach umfließt das Öl den rechten Statorwickelkopf und wird mehrfach umgewälzt, um die Kühlwirkung zu erhöhen. Im Anschluss daran wird das Öl direkt auf die linke Seite des Motors geleitet, wo es ebenfalls um die Endwicklung zirkuliert, die dort entstehende Wärme aufnimmt und aus dem Motor geführt wird. Da bei diesem Konzept Schleppverluste minimiert wurden, lassen sich höchste Wirkungsgrade erzielen. Die Abwärme des Kühlmittels lässt sich zum Temperieren der Akkus oder des Fahrzeugs nutzbar machen.
Die Ölkühlung der MCT E-Motoren reduziert im Vergleich zur Wassermantel-Kühltechnik den Bauraum und die Masse des Motors erheblich. Materialersparnis und erhöhter Wirkungsgrad führen auch mittelbar zu positiven Umwelteffekten, da sich CO2-Emissionen in der Herstellungs- wie in der Nutzungsphase des Produkts minimieren lassen.