ZF dělá bezmagnetový elektromotor jedinečně kompaktní a konkurenceschopný

Jednotka pro přenos indukčního proudu uvnitř rotoru umožňuje ultrakompaktní konstrukci e-motoru

Výkonové údaje na stejné úrovni jako synchronní stroje s permanentními magnety, v současnosti nejběžnější forma pohonu pro e-vozidla

Výhody: žádné magnety nebo materiály vzácných zemin, zvýšená bezpečnost dodávek a lepší udržitelnost a účinnost

Friedrichshafen, Německo. Společnost ZF vyvinula elektromotor, který nevyžaduje magnety. Na rozdíl od dnes již dostupných bezmagnetických konceptů takzvaných separátně buzených synchronních motorů (SESM), ZF I²SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) přenáší energii pro magnetické pole přes indukční budič uvnitř hřídele rotoru. Díky tomu je motor jedinečně kompaktní s maximální hustotou výkonu a točivého momentu.

（ZF） Magnet Méně E motor

Tato pokročilá varianta samostatně buzeného synchronního motoru je tak alternativou k synchronním strojům s permanentními magnety (PSM). Posledně jmenované jsou v současnosti motory nejčastěji používané v elektrických vozidlech, ale jsou založeny na magnetech, které pro svou výrobu vyžadují materiály vzácných zemin. S I²SM, ZF nastavuje nový standard pro výrobu elektrických motorů, které jsou extrémně udržitelné ve výrobě a vysoce výkonné a efektivní v provozu.

„S tímto bezmagnetovým elektromotorem bez materiálů vzácných zemin máme další inovaci, se kterou neustále vylepšujeme naše portfolio elektrických pohonů, abychom vytvořili ještě udržitelnější, efektivnější a zdroje šetřící mobilitu,“ řekl Dr. Holger Klein, generální ředitel společnosti ZF. "Toto je náš hlavní princip pro všechny nové produkty. A v současné době nevidíme žádného konkurenta, který by tuto technologii ovládal tak dobře jako ZF." V porovnání s běžnými systémy SESM dokáže indukční budič snížit ztráty při přenosu energie do rotoru o 15 procent. Kromě toho CO₂stopu ve výrobě, která vzniká zejména u elektromotorů PSM díky magnetům včetně materiálů vzácných zemin, lze snížit až o 50 procent.

„Tento jedinečně kompaktní elektromotor bez magnetů je působivým důkazem naší strategie učinit e-pohony efektivnější z hlediska zdrojů a udržitelnosti, především prostřednictvím zlepšení účinnosti,“ řekl Stephan von Schuckmann, člen představenstva skupiny ZF.

Kromě výhod eliminace materiálů vzácných zemin v kompaktním a výkonném balení, I²SM eliminuje aerodynamické ztráty vznikající u tradičních elektromotorů PSM. To umožňuje lepší účinnost v určitých provozních bodech, jako jsou dlouhé jízdy po dálnici vysokou rychlostí.

Díky pokročilé konstrukci rotoru je e-motor velmi kompaktní

Aby bylo zajištěno, že magnetické pole v rotoru je vytvářeno proudem namísto magnetů, konvenční koncepty SESM v současné době stále ve většině případů stále vyžadují posuvné nebo kartáčové prvky, které nutí ke kompromisům: Suchý instalační prostor, tj. nepřístupný pro chlazení oleje a s jsou nutná další těsnění. Výsledkem je, že konvenční SESM zabírají přibližně o 90 mm více

prostor axiálně. V důsledku toho výrobci obecně nemohou flexibilně měnit varianty PSM a SESM při plánování svých modelů bez dalšího úsilí.

Aby bylo možné konkurenceschopně nabídnout výhody samostatně buzených synchronních strojů, podařilo se společnosti ZF kompenzovat konstrukční nevýhody běžných samostatně buzených synchronních strojů. Zejména hustota točivého momentu byla výrazně zvýšena ve srovnání se stavem techniky díky inovativní konstrukci rotoru. Prostorově neutrální integrace budiče do rotoru znamená, že neexistují žádné axiální prostorové nevýhody. Navíc zvýšení hustoty výkonu v rotoru vede ke zlepšení výkonu.

Indukční buzení jako klíčová technologie

Technologickým předpokladem inovace ZF je, že energie je přenášena indukčně, tj. bez mechanického kontaktu, do rotoru, generující magnetické pole pomocí cívek. Tedy I²SM nevyžaduje žádné kartáčové prvky ani sběrací kroužky. Kromě toho již není potřeba udržovat tuto oblast v suchu pomocí těsnění. Stejně jako u permanentně magnetizovaných

synchronní motor, rotor je účinně chlazen cirkulujícím olejem. Ve srovnání s běžným samostatně buzeným synchronním motorem vyžaduje inovace ZF až o 90 milimetrů menší axiální instalační prostor. Z hlediska hustoty výkonu a točivého momentu však novinka ZF funguje na úrovni PSM.

ZF plánuje vyvinout I²SM technologii do produkční vyspělosti a nabízet ji jako možnost v rámci vlastní platformy e-drive. Zákazníci ze segmentů osobních a užitkových vozů si pak mohou pro své aplikace vybrat mezi variantou s 400-voltovou architekturou nebo s 800-voltovou architekturou. Ten se ve výkonové elektronice spoléhá na čipy z karbidu křemíku.