HEINZMANN und PERM: Wegbereiter für Elektro-Mobilität

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Presseartikel HEINZMANN (November 2010)

Unter der Heinzmann Group befinden sich die Unternehmen Heinzmann GmbH & Co. KG und Perm Motor GmbH, deren Produkte schon seit Jahren Basis für die Elektro-Mobilität sind.

Motortechnik

Die Unternehmensgruppe entwickelt und fertigt hochdynamische bürstenlose Synchronmotoren mit hoher Leistungsdichte, die sich als Radnabenmotoren und Zentralantriebe in Elektrofahrzeugen sowie als Hybridantriebe bewährt haben. Bild 1 zeigt den Aufbau des typischen PERM Scheibenläufer-Motors mit dem Permanentmagnet-Rotor und zwei Statoren, hier als Axialflussmaschine. Dadurch wird ein sehr kompakter Motor mit geringer axialer Ausdehnung erzielt. Derzeit sind derartige Motoren bis zu einer Leistung von 30 kW Dauerbetrieb im Angebot. Diese Motoren zeichnen sich durch Wirkungsgrade über 90 % aus. Für mobile Anwendungen liegt die wählbare Zwischenkreisspannung für die Motoren typischerweise zwischen 24 und 96 V.

Hybridmaschinen, die sowohl als Motor als auch Generator arbeiten können, sind die Spezialität von HEINZMANN. Diese werden bevorzugt in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt. Es sind permanenterregte DC Motoren mit radialem Magnetfluss. Sie sind für Normflansche von Verbrennungsmotoren ausgelegt und können im Schwungradgehäuse eingebaut werden. Bild 2 zeigt zwei Parallelhybride von HEINZMANN, realisiert mit einem CUMMINS Dieselmotor und einem VW-Industriemotor. Dieses Bild zeigt auch die Evolution der Elektromaschinen: Die links in Bild 2 abgebildete E-Maschine hat eine konzentrierte, Einzelzahnwicklung, so dass die axiale Maschinenlänge minimiert ist. Das rechts gezeigte Beispiel stellt die vorige Entwicklungsstufe mit verteilter Wicklung dar, die axial herausragende Wickelköpfe aufweist. Derartige Hybridmaschinen werden im Leistungsbereich bis 60 kW angeboten, wobei die bevorzugte Zwischenkreisspannung 400V ist – allerdings wurden auch Versionen mit 80 V realisiert. Die Wirkungsgrade inklusive Steuerung liegen über 90 % in einem weiten Betriebsbereich.

HEINZMANN ist jedoch als Pionier von Antriebssystemen für E-Bikes/Pedelecs bekannt geworden. Der klassische HEINZMANN Radnabenmotor gilt immer noch als stärkster Motor in dieser Anwendung. Deshalb werden diese Motoren nahezu exklusiv für die E-Bikes der Deutschen Post eingesetzt, oder für Dreiräder. Auf der EUROBIKE 2010 stellte HEINZMANN die neuen Antriebskonzepte wie getriebelosen Radnabenmotor und verdeckten Mittelmotor vor.

Anwendungen von PERM Motoren Die PERM Motoren finden sich in einer Vielzahl von Elektromobilen, die teilweise schon in der Serienherstellung sind, oder sich noch im Prototypen bzw. Vorserienstadium befinden. Bild 3 gibt einen Vertreter für REHA Fahrzeuge wider. Das „Kenguru“ E-Fahrzeug ist für Gehbehinderte gedacht, die mit Ihrem Rollstuhl in das Fahrzeug fahren, wo dieses fixiert wird. Damit kann das Fahrzeug direkt mit dem Rollstuhlsitz  gefahren werden, was das mühsame Umsteigen in den Fahrersitz erspart.

Der LOREMO EV Roadster, Bild 4, ist ein Beispiel für ein attraktives Elektrofahrzeug. Dieser bietet bei einer ausgelegten Nennleistung (Dauerleistung) von 18 kW ungetrübtes Fahrvergnügen, da das hohe Drehmoment schon bei niedrigsten Drehzahlen ab dem Stand zur Verfügung steht und der Motor temporär überlastet werden darf.

In den USA gelingt es dem Unternehmen BRAMMO, zwei E-Motorräder auf dem Markt zu platzieren. Diese sind weltweit die ersten Serienmodelle. Sowohl das meist verkaufte Modell „ENERTIA“ als auch das Modell „EMPULSE“, Bild 5, sind mit PERM Antriebsmotoren ausgestattet. Serienstatus haben auch Gokarts mit PERM-Antrieben erlangt, die für In-Door Anlagen zunehmende Popularität genießen.

Anwendungen von HEINZMANN Motoren

HEINZMANN Motoren sind in Hybridantrieben mobiler Arbeitsmaschinen und in Elektro-Leichtfahrzeugen zu finden.

Auf der INTERMAT 2009 in Paris feierte der MECALAC Bagger „12 MTX Hybride“, Bild 6, mit dem CUMMINS-HEINZMANN Hybridaggregat (Parallelhybrid, siehe Bild 2),einen furiosen Einstandserfolg: Er gewann sowohl den „Gold Award“ als auch den „Environment Award“, also die beiden höchsten, nur einmal vergebenen Auszeichnungen dieser globalen Baumaschinen-Messe.

Die Heinzmann GmbH & Co. KG ist mit ihren Motoren in mehreren Forschungs- und Kundenprojekten involviert, bei denen es um Hybridapplikationen in verschiedenen mobilen Arbeitsmaschinen und Straßenfahrzeugen geht sowie um verwandte Gebiete wie Range Extender, drehzahlvariable Generatoren und Fahrzeug-Elektrifizierung der Hilfsaggregate wie Pumpen, Kühlgebläse, Klimakompressoren bis hin zu dem Traktionsantrieb als Radnabenmotoren, Bild 7.

Am unteren Ende der Leistungsklasse mit 250 W stehen die Antriebe für Elektroleichtfahrzeuge, mit ihren typischen Vertretern in Bild 8.

Auf der EUROBIKE 2010 stellte HEINZMANN die neuen Fahrrad-Antriebskonzepte wie getriebelosen Radnabenmotor und verdeckten Mittelmotor vor, zusammen mit dem innovativen Steuersystem, das beispielsweise Bluetooth für kabellose Anbindung von Smartphones als Display mit HEINZMANN APP, Lagesensor für erhöhte Antriebsunterstützung bei Bergfahrten u.a.m. beinhaltet. Der getriebelose Radnabenmotor, DirectPower mit hohem Drehmoment erlaubt prinzipiell Rekuperation und ist problemlos in Standardrahmen als Vorder- oder Hinterradmotor einbaubar. Demgegenüber erfordertder neue Mittelmotor PedPower zwar einen speziellen Rahmen, doch lässt sich die gesamte Antriebseinheit inklusive 12 Ah Batterie hinter der Kettenabdeckung unsichtbar verstecken. Bild 9 ist eine kundenspezifische PedPower Ausführung für ein Pedelec der E-Werke Schönau EWS, dem in Deutschland unter dem Begriff „Stromrebellen“ bekannten Energieversorger, der sich für die lokale Elektromobilität stark engagiert.

Zusammenfassung

Die Heinzmann Group engagiert sich seit der Übernahme der Perm Motor GmbH Anfang 2008 verstärkt in der  Elektromobilität, wobei das Systemangebot Motoren von 250 W für Pedelecs über Radnaben- und Hilfsantriebsmotoren bis 30 kW bis hin zu Hybridanwendungen für max. 60 kW umfasst. HEINZMANN ist zuverlässiger und kompetenter Partner für Entwicklungsprojekte unterschiedlichster E-Mobilitätsanforderungen im privaten und industriellen Sektor.