ZF가 영구 자석이 없는 전기 모터를 개발하고 있다. 오늘날 자석 없는 형태로 사용되는 외부 여자식 모터(externally excited motor) 개념과 달리 ZF의 I2SM 모델은 회전자 축(rotor shaft) 내부의 유도 여자 장치(inductive exciter)를 통해 자기장에 에너지를 전달한다.

ZF에 따르면 해당 솔루션은 “최대의 동력 및 토크 밀도를 보유하면서도 간소한 형태를 구현한다.” 또한 외부 여자식 동기 모터(FSM)는 영구 자석이나 희토류를 필요로 하지 않는다.

ZF는 I2SM(In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Moto, 회전자 내 유도 여자식 동기 모터)을 개발함으로써 이러한 모터의 “생산 지속 가능성을 극대화하고 작동 시 동력과 효율성을 높이고자 한다.” ZF는 또한 I2SM의 성능이 영구 자석 동기 모터와 대등한 수준이라고 주장한다.

현재 FSM 구동 장치는 자석을 사용하지 않지만 회전하는 회전자에 전류를 전달하기 위한 슬라이딩 또는 브러시 요소를 필요로 한다. 이에 따라 오일 냉각이 접근할 수 없거나 추가 씰(seal)을 적용하는 등 건조한 설치 공간이 필요하다. ‘일반적인’ FSM은 약 90mm 더 크기 때문에, 차량 개발 시 이러한 설치 공간을 반드시 계획해야 한다. 그러므로 제조사들은 단순히 PSM을 FSM으로 교체할 수 없다.

하지만 간소한 형태인 I2SM의 경우 교체 작업이 가능하다. ZF는 이 기능을 여자 장치를 회전자에 ‘공간 중립적으로 통합한다’고 말하는데, 축선 공간(axial space)과 관련한 단점이 없다는 의미이다. 또한 회전자의 전력 밀도가 증가하면 성능이 향상된다. 유도 전달 장치를 갖춘 I2SM에서 가장 눈에 띄는 특징은 루프(loop)나 브러시, 추가 씰을 필요로 하지 않는다는 점이다.

기존 FSM 시스템 대비 유도 여자 장치는 에너지를 회전자로 전달하는 과정 중 손실을 15% 줄일 수 있는 것으로 알려졌다. 또한 생산 단계에서의 CO2 발자국은 최대 50% 줄일 수 있다. 단, 탄소 발자국 절감 효과는 영구 자석 생산에 에너지가 많이 투입되는 PSM과 비교했을 때의 결과이다.

ZF는 기한을 밝히지 않았으나 I2SM 기술을 생산 성숙 단계까지 개발하여 전기 구동장치 포트폴리오에서 제공할 계획이다. 고객들은 승용차 또는 상용차에 400V 또는 800V 아키텍처 중 하나를 선택할 수 있다. 후자는 파워 일렉트로닉스에 탄화규소 반도체를 이용한다.

ZF의 CEO Holger Klein 박사는 “더욱 지속 가능하고 효율적이며 자원 절약에 기여하는 모빌리티를 창출하기 위해 전기 구동장치 포트폴리오를 개선하는 과정에서 자석과 희토류가 없는 전기 모터를 통해 또 다른 혁신을 맞게 되었다”며, “이는 당사의 모든 신제품 개발 방향 설정에 적용되는 원칙이며 현재는 ZF만큼 이 기술에 통달한 경쟁업체를 찾아볼 수 없다”고 말했다. 개발 담당 이사 Stephan von Schuckmann은 이러한 구동 장치는 “우선적으로 효율성 증대를 통해 더욱 자원 효율적이고 지속 가능한 전기 구동장치를 개발하려는 당사의 전략을 인상 깊게 보여주는 근거”라고 덧붙였다.