Немецкие электрокары оснастят эффективным и компактным безмагнитным электродвигателем

Чтобы ускорить переход на электромобили, необходимо, чтобы они были более конкурентоспособными. Компания ZF представила новый компактный безмагнитный двигатель, который обеспечивает большую эффективность и экологичность электрокару. 

 

Немецкая фирма, специализирующаяся на производстве автомобильных компонентов, добилась этого за счет интеграции индуктивного передатчика непосредственно внутрь ротора. Новая конструкция обещает обеспечить производительность на уровне синхронных электромоторов на постоянных магнитах (СЭПM). 

Электродвигатель, безмагнитный электродвигатель, индуктивное возбуждение
Безмагнитный электродвигатель ZF

Кроме того, безмагнитная конструкция  синхронного двигателя с индуктивным возбуждением в роторе (СЭИВ) также требует применения меньшего количества редкоземельных элементов при производстве, что повышает надежность и устойчивость производственного процесса.

 

В большинстве современных электромобилей используются двигатели, известные как асинхронные двигатели на постоянных магнитах (PSM), для производства которых требуются редкоземельные материалы. С другой стороны, традиционные безмагнитные системы имеют дополнительные физические компоненты, такие как скользящие кольца или щетки, необходимые для подачи электрического тока в обмотки ротора. Это приводит к увеличению веса и размера, увеличивая риск выхода из строя вследствие износа из-за трения. 

 

По данным ZF, конструкция таких синхронных двигателей с раздельным возбуждением (SESM) требует герметичности конструкции при работе, что приводит к установке дополнительных уплотнений и соответственно — проблем с охлаждением. Таким образом, типичные SESM требуют дополнительных 90 мм осевого пространства. В результате производителям обычно бывает трудно легко переключаться между версиями PSM и SESM при планировании моделей.

 

Компактная конструкция ZF стала возможной благодаря тому, что их индуктивный возбудитель расположен внутри вала ротора СЭИВ, который передает энергию для возбуждения магнитного поля . Катушки используются для создания магнитного поля, в то время как энергия передается индуктивно или без механического контакта ротору. Таким образом, для СЭИВ не требуются щеточные компоненты или контактные кольца. Кроме того, исчезает необходимость использовать уплотнения для поддержания герметичности конструкции. Благодаря этому двигатель  получается компактным , имеет высокую удельную мощность и большой крутящий момент.

 

СЭИВ также избегает потерь на сопротивление, возникающие в обычных электродвигателях PSM, в дополнение к преимуществу отсутствия  редкоземельных материалов в небольшой но мощной конструкции. Это свойство делает движение электромобилей по высокоскоростным шоссе более эффективными.

 

«Индуктивный возбудитель может сократить потери при передаче энергии на ротор до  15% по сравнению с традиционными электродвигателями SESM. Кроме того, при производстве таких моторов можно сократить выбросы CO2 на 50%, в сравнении с созданием электродвигателей PSM, поскольку в  конструкции СЭИВ отсутствуют магниты из редкоземельных минералов» — говорится в релизе ZF.

 

Разработка безмагнитных конструкций также обеспечивает меньшую зависимость от Китая, поскольку большая часть редкоземельных минералов добывается и перерабатывается там. По разным оценкам, на долю Китая приходится более 90% мировых поставок редкоземельных элементов, что дает китайским производителям электромобилей преимущество перед производителями обычных электромоторов.

 

Что касается будущего двигателя СЭИВ, технология будет разработана ZF до стадии производства и будет доступна в качестве выбора на собственной платформе электрического привода. Затем для каждого конкретного использования клиенты из категорий легковых и коммерческих автомобилей смогут выбирать между моделями с архитектурой на 400 В или с архитектурой на 800 В. Силовая электроника последнего основана на микросхемах из карбида кремния.