Jedinica za prijenos induktivne struje unutar rotora omogućuje ultrakompaktnu konstrukciju e-motora
Podaci o performansama u rangu sa sinkronim strojevima s trajnim magnetom, trenutno najčešćim oblikom pogona za e-vozila
Prednosti: nema magneta ili rijetkih zemnih materijala, povećana sigurnost opskrbe i bolja održivost i učinkovitost
Friedrichshafen, Njemačka. ZF je razvio električni motor koji ne zahtijeva magnete. Za razliku od koncepta bez magneta takozvanih odvojeno pobuđenih sinkronih motora (SESM) koji su već dostupni danas, ZF-ov I2SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) prenosi energiju za magnetsko polje preko induktivnog pobudnika unutar osovine rotora. To čini motor jedinstveno kompaktnim s maksimalnom snagom i gustoćom momenta.
（ZF） Motor bez magneta E
Ova napredna varijanta sinkronog motora s posebnom pobudom stoga je alternativa sinkronim strojevima s trajnim magnetima (PSM). Potonji su trenutno motori koji se najčešće koriste u električnim vozilima, ali se temelje na magnetima za čiju proizvodnju su potrebni rijetki zemni materijali. Sa I2SM, ZF postavlja nove standarde za izradu e-motora koji su istovremeno izuzetno održivi u proizvodnji i vrlo snažni i učinkoviti u radu.
"S ovim e-motorom bez magneta bez rijetkih zemaljskih materijala, imamo još jednu inovaciju s kojom dosljedno poboljšavamo naš portfelj električnih pogona kako bismo stvorili još održiviju, učinkovitiju mobilnost koja štedi resurse", rekao je dr. Holger Klein, izvršni direktor tvrtke ZF. "Ovo je naše načelo vodilja za sve nove proizvode. I trenutno ne vidimo konkurenta koji ovu tehnologiju vlada tako dobro kao ZF." U usporedbi s uobičajenim SESM sustavima, induktivni pobudnik može smanjiti gubitke za prijenos energije u rotor za 15 posto. Osim toga, CO2trag u proizvodnji, koji nastaje kod PSM e-motora posebno zbog magneta uključujući materijale rijetke zemlje, može se smanjiti do 50 posto.
"Ovaj jedinstveno kompaktni električni motor bez magneta impresivan je dokaz naše strategije da e-pogone učinimo resursno učinkovitijima i održivijima, prvenstveno kroz poboljšanja učinkovitosti", rekao je Stephan von Schuckmann, član Upravnog odbora ZF grupe.
Uz prednosti eliminacije materijala rijetkih zemalja u kompaktnom i snažnom pakiranju, I2SM eliminira gubitke otpora koji nastaju kod tradicionalnih PSM e-motora. To omogućuje bolju učinkovitost u određenim radnim točkama kao što su duga putovanja velikom brzinom.
Napredni dizajn rotora čini e-motor vrlo kompaktnim
Kako bi se osiguralo da magnetsko polje u rotoru gradi struja umjesto magneta, konvencionalni SESM koncepti trenutno još uvijek zahtijevaju klizne elemente ili četkaste elemente u većini slučajeva, što nameće kompromise: Suhi prostor za ugradnju, tj. nedostupan za hlađenje ulja i s potrebne su dodatne brtve. Kao rezultat toga, konvencionalni SESM-ovi zauzimaju oko 90 mm više
prostora aksijalno. Kao rezultat toga, proizvođači općenito ne mogu fleksibilno varirati između PSM i SESM varijanti u svom planiranju modela bez dodatnog napora.
Kako bi konkurentno ponudio prednosti zasebno pobuđenih sinkronih strojeva, ZF je uspio kompenzirati nedostatke koji se odnose na dizajn uobičajenih zasebno pobuđenih sinkronih strojeva. Konkretno, gustoća okretnog momenta značajno je povećana u usporedbi s najnovijim dostignućima zahvaljujući inovativnom dizajnu rotora. Prostorno neutralna integracija pobudnika u rotor znači da nema nedostataka aksijalnog prostora. Osim toga, povećanje gustoće snage u rotoru dovodi do poboljšanja performansi.
Induktivna pobuda kao ključna tehnologija
Tehnološki preduvjet za ZF inovaciju je da se energija prenosi induktivno, tj. bez mehaničkog kontakta, u rotor, stvarajući magnetsko polje pomoću zavojnica. Dakle, I2SM ne zahtijeva elemente četke ili klizne prstenove. Nadalje, više nema potrebe održavati ovo područje suhim pomoću brtvila. Kao i kod trajno magnetiziranih
sinkronog motora, rotor se učinkovito hladi cirkulirajućim uljem. U usporedbi s uobičajenim sinkronim motorom s odvojenom pobudom, ZF inovacija zahtijeva do 90 milimetara manje aksijalnog prostora za ugradnju. Međutim, što se tiče snage i gustoće okretnog momenta, ZF inovacija djeluje na razini PSM-a.
ZF planira razviti I2SM tehnologiju do proizvodne zrelosti i ponuditi je kao opciju unutar vlastite e-drive platforme. Kupci iz segmenta osobnih i gospodarskih vozila tada mogu birati između varijanti s 400-volt arhitekturom ili s 800-volt arhitekturom za svoje odgovarajuće primjene. Potonji se oslanja na čipove od silicij-karbida u energetskoj elektronici.
