ZF a dezvoltat un motor electric care nu necesită magneți. În contrast cu conceptele fără magneți ale motoarelor sincrone cu excitație separată (SESM) care sunt deja disponibile în momentul de față, motorul I2SM (Motor Sincron Inductiv cu Excitație în Rotor) al ZF transmite energia necesară câmpului magnetic printr-un excitator inductiv amplasat în interiorul arborelui rotorului. Acest lucru conferă motorului un design unic, compact, cu o intensitate maximă a puterii și cuplului.
Această variantă avansată de motor sincron cu excitație separată este astfel o alternativă la motoarele sincrone cu magnet permanent (PSM). Acestea din urmă sunt în prezent motoarele cele mai frecvent utilizate în vehiculele electrice, dar se bazează pe magneți care necesită pământuri rare pentru producția lor. Cu I2SM, ZF stabilește un nou standard în fabricarea motoarelor electrice cu durabilitate extrem de mare în faza de producție și extrem de puternice și eficiente în funcționare.
“Cu acest motor electric fără magneți, fără pământuri rare, avem parte de o altă inovație prin care îmbunătățim constant portofoliul de acționări electrice pentru a crea o mobilitate și mai sustenabilă, mult mai eficientă și care economisește resurse”, a declarat Dr. Holger Klein, CEO al ZF. “Acesta este principiul pe care îl urmăm la realizarea produselor noi. În prezent nu există niciun concurent care să stăpânească această tehnologie la fel de bine ca ZF.” În comparație cu sistemele SESM obișnuite, excitatorul inductiv poate reduce cu 15% pierderile ce țin de transmiterea energiei în rotor. În plus, amprenta de CO2 din producție poate fi redusă cu până la 50%, datorită în special magneților, inclusiv pământurilor rare, care se folosesc la fabricarea motoarele electrice PSM.
“Acest motor electric compact, unic, fără magneți este o dovadă impresionantă a strategiei noastre de a face e-drive-ul mai eficient din punct de vedere al resurselor folosite și mai durabil, în primul rând prin creșterea eficienței”, a declarat Stephan von Schuckmann, membru al Consiliului de Administrație al ZF Group. “Folosim în mod constant tehnologia cu carbură de siliciu de 800 de volți, eliminând în același timp pământurile rare fără a mări dimensiunile sau greutatea.”
În plus față de beneficiile eliminării pământurilor rare, I2SM elimină pierderile de rezistență create de motoarele electrice PSM tradiționale. Acest lucru oferă o eficiență sporită în momentele cheie de operare, cum ar fi călătoriile lungi pe autostradă, la viteză mare.
Designul avansat al rotorului face ca motorul electric să fie foarte compact
Pentru a se asigura că în rotor câmpul magnetic este construit de curent în loc de magneți, conceptele SESM convenționale necesită, în majoritatea cazurilor din prezent, elemente glisante sau perii, fapt ce forțează compromisul, deoarece este necesar un spațiu de instalare uscat (adică inaccesibil) pentru răcirea uleiului, folosind garnituri suplimentare. Prin urmare, SESM-urile convenționale ocupă cu aproximativ 90 mm mai mult spațiu axial. Așadar, producătorii nu pot opta în mod flexibil între variantele PSM și SESM în planificarea modelului ales.
Pentru a oferi avantaje competitive motoarelor sincrone cu excitație separată, ZF a reușit să compenseze dezavantajele legate de proiectare ale motoarelor sincrone obișnuite. Astfel, intensitatea cuplului a crescut semnificativ în comparație cu stadiul actual al tehnicii, datorită unui design inovator al rotorului. Integrarea neutră a excitatorului în rotor, din punct de vedere spațial, înseamnă că nu există dezavantaje în ceea ce privește spațiul axial. În plus, o creștere a puterii rotorului duce la o performanță îmbunătățită.
Excitația inductivă ca tehnologie cheie
Premisa tehnologică pentru inovația ZF este ca energia să fie transferată inductiv, adică fără contact mecanic, în rotor, generând un câmp magnetic prin intermediul bobinelor. Astfel, I2SM nu necesită elemente de perie sau inele de alunecare. În plus, nu mai este necesară menținerea acestei zone uscate cu ajutorul sigiliilor. Precum în cazul motorului sincron magnetizat permanent, rotorul este răcit eficient prin circulația uleiului. În comparație cu motorul sincron obișnuit cu excitație separată, inovația ZF necesită cu până la 90 de milimetri mai puțin spațiu axial de instalare. Cu toate acestea, în ceea ce privește intensitatea puterii și a cuplului, inovația ZF funcționează la nivelul unui PSM.
ZF intenționează să dezvolte tehnologia I2SM până la maturitatea producției și să o ofere ca opțiune în cadrul propriei platforme de e-drive. Clienții din segmentele autoturismelor și vehiculelor comerciale pot alege pentru aplicațiile lor între o variantă cu arhitectură de 400 de volți sau cu arhitectură de 800 de volți. Aceasta din urmă se bazează pe cipurile din carbură de siliciu în electronica de putere.
