Enota za prenos induktivnega toka znotraj rotorja omogoča ultrakompaktno zasnovo e-motorja
Podatki o zmogljivosti enaki sinhronim strojem s trajnim magnetom, ki so trenutno najpogostejša oblika pogona za e-vozila
Prednosti: brez magnetov ali redkih zemeljskih materialov, povečana zanesljivost oskrbe ter boljša trajnost in učinkovitost
Friedrichshafen, Nemčija. ZF je razvil električni motor, ki ne potrebuje magnetov. V nasprotju s koncepti brez magnetov tako imenovanih ločeno vzbujenih sinhronih motorjev (SESM), ki so že na voljo danes, ZF-jev I2SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) prenaša energijo za magnetno polje preko induktivnega vzbujevalnika znotraj gredi rotorja. Zaradi tega je motor edinstveno kompakten z največjo gostoto moči in navora.
（ZF） magnet brez E motorja
Ta napredna različica ločeno vzbujenega sinhronskega motorja je torej alternativa sinhronim strojem s trajnim magnetom (PSM). Slednji so trenutno najpogosteje uporabljeni motorji v električnih vozilih, vendar temeljijo na magnetih, ki za svojo proizvodnjo zahtevajo redke zemeljske materiale. Z I2SM, ZF postavlja nov standard za izdelavo e-motorjev, ki so izjemno trajnostni v proizvodnji ter zelo zmogljivi in učinkoviti pri delovanju.
"S tem brezmagnetnim e-motorjem brez redkih zemeljskih materialov imamo še eno inovacijo, s katero nenehno izboljšujemo naš portfelj električnih pogonov, da bi ustvarili še bolj trajnostno, učinkovito mobilnost, ki varčuje z viri," je dejal dr. Holger Klein, izvršni direktor podjetja ZF. "To je naše vodilo za vse nove izdelke. In trenutno ne vidimo nobenega konkurenta, ki bi to tehnologijo obvladal tako dobro kot ZF." V primerjavi z običajnimi sistemi SESM lahko induktivni vzbujevalnik zmanjša izgube pri prenosu energije v rotor za 15 odstotkov. Poleg tega je CO2odtis v proizvodnji, ki nastane pri e-motorjih PSM zlasti zaradi magnetov, vključno z redkimi zemeljskimi materiali, se lahko zmanjša do 50 odstotkov.
"Ta edinstveno kompakten električni motor brez magnetov je impresiven dokaz naše strategije, da naredimo e-pogone bolj učinkovite z viri in trajnostne, predvsem z izboljšavami učinkovitosti," je dejal Stephan von Schuckmann, član upravnega odbora skupine ZF.
Poleg prednosti odprave redkih zemeljskih materialov v kompaktnem in zmogljivem paketu je I2SM odpravlja izgube upora, ki nastanejo pri tradicionalnih e-motorjih PSM. To omogoča večjo učinkovitost na določenih delovnih točkah, kot so dolge vožnje po avtocesti pri visoki hitrosti.
Zaradi napredne zasnove rotorja je e-motor zelo kompakten
Da bi zagotovili, da magnetno polje v rotorju gradi tok namesto magnetov, konvencionalni koncepti SESM trenutno v večini primerov še vedno zahtevajo drsne ali krtačne elemente, ki zahtevajo kompromise: Suh prostor za namestitev, tj. nedostopen za hlajenje olja in z potrebna dodatna tesnila. Posledično običajni SESM zavzamejo približno 90 mm več
prostor aksialno. Posledično proizvajalci na splošno ne morejo prožno spreminjati različic PSM in SESM pri načrtovanju modela brez dodatnega truda.
Z namenom, da konkurenčno ponudi prednosti ločeno vzbujenih sinhronskih strojev, je ZF uspel kompenzirati konstrukcijsko povezane pomanjkljivosti običajnih ločeno vzbujenih sinhronskih strojev. Zlasti gostota navora se je znatno povečala v primerjavi z najsodobnejšimi zahvaljujoč inovativni zasnovi rotorja. Prostorsko nevtralna integracija vzbujalnika v rotor pomeni, da ni pomanjkljivosti aksialnega prostora. Poleg tega povečanje gostote moči v rotorju povzroči izboljšanje zmogljivosti.
Induktivno vzbujanje kot ključna tehnologija
Tehnološki predpogoj za inovacijo ZF je, da se energija induktivno, torej brez mehanskega dotika, prenaša v rotor, ki s pomočjo tuljav ustvarja magnetno polje. Tako je I2SM ne potrebuje nobenih krtačnih elementov ali drsnih obročev. Poleg tega ni več potrebe po ohranjanju tega območja na suhem s tesnili. Kot pri trajno magnetizirani
sinhroni motor, rotor učinkovito hladi kroženje olja. V primerjavi z običajnimi sinhronimi motorji z ločenim vzbujanjem zahteva inovacija ZF do 90 milimetrov manj prostora za aksialno namestitev. Z vidika gostote moči in navora pa inovacija ZF deluje na ravni PSM.
ZF načrtuje razvoj I2Tehnologijo SM do proizvodne zrelosti in jo ponuditi kot možnost znotraj lastne platforme e-drive. Stranke iz segmentov osebnih in gospodarskih vozil lahko nato izbirajo med različico z 400-volt arhitekturo ali z 800-volt arhitekturo za svoje aplikacije. Slednji se v močnostni elektroniki opira na čipe iz silicijevega karbida.
