ZF High Revolution Drive: E-Antrieb mit 30.000 U/min soll Bauraum sparen

ZF will beim Elektroantrieb Bauraum, Gewicht und Magnetmaterial aus problematischen Lieferketten einsparen, ohne beim Wirkungsgrad Abstriche zu machen. Jetzt hat der Zulieferer mit dem High Revolution Drive einen elektrischen Achsantrieb für die Elektromobilität vorgestellt, dessen E-Maschine mit bis zu 30.000/min fast doppelt so hoch dreht wie bei üblichen Systemen. Motor, Inverter und Getriebe sitzen in einer gemeinsamen Einheit – eine branchenübliche Anordnung, die auch ZF als „3-in-1“ bezeichnet.

Als Referenz dient ZF ein kompakter Standardantrieb der hauseigenen Plattform „Select“ mit identischen Leistungsdaten, der bis zu 18.000/min erreicht. Gegenüber diesem soll die neue Auslegung knapp 25 Prozent weniger Bauraum belegen, 25 Prozent weniger wiegen und mit der Hälfte der Magnetmasse auskommen. Absolute Maße, Gewichte oder eine Definition für den Bauraum nennt ZF nicht. Konkreter wurde ZF-Vorentwickler Stephan Demmerer in einem Interview mit dem VDI Wissensforum: Er rechnet mit rund 22 kg Ersparnis bei einem Antrieb, der heute typischerweise 80 bis 100 kg wiegt.

Spitzenwerte am Rad

Das Prinzip ist simpel: Bei gleicher Leistung muss ein schneller drehender Motor weniger Drehmoment an der Welle liefern, und weil das Drehmoment mit dem Rotorvolumen zusammenhängt, darf er kleiner ausfallen. Ein zweistufiges Stirnradgetriebe mit einer Übersetzung von 18:1 reduziert die Drehzahl für den Achsantrieb. Die gezeigte Version kommt auf 200 kW Spitzenleistung und 3500 Nm Raddrehmoment. Werte für Dauerleistung oder Dauerdrehmoment veröffentlicht ZF nicht. Zielmarkt sind Volumen-Pkw mit 150 bis 200 kW und 400 oder 800 Volt Batteriespannung.

Zum Wirkungsgrad sagt ZF bislang lediglich, er liege auf dem Niveau des 18.000-U/min-Antriebs. Die Produktseite des High Revolution Drive nennt bis zu 93 Prozent Effizienz nach WLTP, außerdem 13 Prozent niedrigere Systemkosten gegenüber ähnlichen E-Antrieben und an anderer Stelle 10 bis 15 Prozent Kostensenkung durch weniger Magnete, Kupfer und Eisen. Ob dem Vergleich dieselben Systemgrenzen zugrunde liegen, bleibt offen. Die Formulierung „bis zu“ beschreibt zudem lediglich einen Bestwert, nicht aber das Verhalten im gesamten Fahrbetrieb.

Knackpunkt Akustik

Hohe Drehzahlen fordern Bauteile wie Rotor, Lager, Kühlung und Verzahnung stärker, und sie erzeugen auch mehr Lärm. Thomas Meiser, Leiter der Business Unit E-Mobility, betont: „Robustheit und ein geringes Geräusch- und Schwingungsniveau waren von Anfang an harte Entwicklungsziele.“ E-Maschine, Verzahnung, Lagerung und Zahngeometrie habe man deshalb gemeinsam ausgelegt; 30.000 U/min seien für diese Auslegung der „wirtschaftliche und technische Sweet Spot“. Demmerer zufolge treffen besonders hohe Eingriffsfrequenzen die erste Welle und die ersten Zahnpaare. Dagegen setzt ZF angepasste Zahngeometrie und Rippenstrukturen am Gehäuse, der Prototyp kommt mit kleineren Lagern aus. Die Akustik sehe vielversprechend aus, die Großserientauglichkeit müsse aber noch nachgewiesen werden.

Die halbierte Magnetmasse soll Kosten senken und Abhängigkeiten von kritischen Lieferketten verringern. Welche Magnetchemie ZF verwendet und wie viel Seltene Erden konkret wegfallen, verrät der Hersteller nicht. Weniger Magnetmasse heißt deshalb nicht automatisch eine halbierte Abhängigkeit von einzelnen Lieferländern. BMW geht hier schon länger einen anderen Weg und verwendet in seinen Achsantrieben fremderregte E-Maschinen, die ihre Magnetfelder mit Strom und Spulen erzeugen und dadurch ganz ohne Magnetmaterial auskommen.

Größter Vorteil ist der Raumgewinn

Den Reichweiteneffekt der Gewichtsersparnis sollte man nicht überschätzen. Eine Auswertung von 428 Elektrofahrzeugen kommt auf rund 0,6 kWh/100 km Mehrverbrauch je 100 kg Fahrzeugmasse. Überschlägig ergäben 22 kg damit nur etwa 0,13 kWh/100 km weniger. Bei 400 km Reichweite wären das also grob 3 km mehr. Interessanter dürfte für Hersteller der gewonnene Platz sein, den ZF als Spielraum für neue Fahrzeugkonzepte bewirbt.

Ganz allein ist ZF mit dem Ansatz nicht: Laut einer Marktübersicht von IDTechEx haben auch BYD, Xiaomi und GAC Motoren mit mehr als 30.000/min angekündigt. ZF spricht nach eigenen Angaben mit „zahlreichen Automobilherstellern“, nennt aber weder Namen noch Projekte. Der Serienstart ist bis 2030 geplant. Demmerer hatte im VDI-Interview noch einen Marktstart 2028 oder 2029 für denkbar gehalten. Der Prototyp läuft seit Februar 2026 auf dem Prüfstand.