Induktiv strømoverføringsenhet inne i rotoren muliggjør ultrakompakt e-motordesign
Ytelsesdata på nivå med permanentmagnet synkrone maskiner, for tiden den vanligste formen for kjøring for e-kjøretøyer
Fordeler: ingen magneter eller sjeldne jordartsmetaller, økt forsyningssikkerhet og bedre bærekraft og effektivitet
Friedrichshafen, Tyskland. ZF har utviklet en elektrisk motor som ikke krever magneter. I motsetning til de magnetfrie konseptene til såkalte separat eksiterte synkronmotorer (SESM) som allerede er tilgjengelige i dag, er ZFs I2SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) overfører energien for magnetfeltet via en induktiv magnetisering inne i rotorakselen. Dette gjør motoren unik kompakt med maksimal kraft og dreiemomenttetthet.
（ZF） Magnet Mindre E-motor
Denne avanserte varianten av en separat eksitert synkronmotor er dermed et alternativ til permanentmagnet synkronmaskiner (PSM). Sistnevnte er for tiden de mest brukte motorene i elektriske kjøretøy, men de er basert på magneter som krever sjeldne jordartsmaterialer for produksjonen. Med I2SM, ZF setter en ny standard for å gjøre e-motorer både ekstremt bærekraftige i produksjon og svært kraftige og effektive i drift.
"Med denne magnetfrie e-motoren uten sjeldne jordartsmaterialer har vi en annen innovasjon som vi konsekvent forbedrer vår portefølje av elektriske drivenheter for å skape enda mer bærekraftig, effektiv og ressursbesparende mobilitet," sa Dr. Holger Klein, administrerende direktør i ZF. "Dette er vårt ledende prinsipp for alle nye produkter. Og vi ser for tiden ingen konkurrent som mestrer denne teknologien så godt som ZF." Sammenlignet med vanlige SESM-systemer kan den induktive magnetiseringen redusere tapene for energioverføringen inn i rotoren med 15 prosent. I tillegg har CO2fotavtrykk i produksjonen, som oppstår med PSM e-motorer spesielt på grunn av magneter inkludert sjeldne jordartsmaterialer, kan reduseres med opptil 50 prosent.
"Denne unikt kompakte elektriske motoren uten magneter er et imponerende bevis på vår strategi for å gjøre e-drives mer ressurseffektive og bærekraftige, først og fremst gjennom effektivitetsforbedringer," sa Stephan von Schuckmann, medlem av styret i ZF Group.
I tillegg til fordelene med å eliminere sjeldne jordartsmaterialer i en kompakt og kraftig pakke, har I2SM eliminerer luftmotstandstapene som skapes i tradisjonelle PSM e-motorer. Dette muliggjør bedre effektivitet på visse driftspunkter som lange motorveiturer i høy hastighet.
Avansert rotordesign gjør e-motor svært kompakt
For å sikre at magnetfeltet i rotoren bygges opp av strøm i stedet for magneter, krever de konvensjonelle SESM-konseptene i dag fortsatt skyve- eller børsteelementer i de fleste tilfeller, noe som tvinger kompromisser: Et tørt installasjonsrom, dvs. ikke tilgjengelig for oljekjøling og med ekstra tetninger er nødvendig. Som et resultat tar konvensjonelle SESM-er opp rundt 90 mm mer
plass aksialt. Som et resultat kan produsenter generelt ikke variere fleksibelt mellom PSM- og SESM-varianter i modellplanleggingen uten ekstra innsats.
For å kunne tilby fordelene med separat eksiterte synkronmaskiner konkurransedyktig, har ZF lykkes med å kompensere for de designrelaterte ulempene ved vanlige separat eksiterte synkronmaskiner. Spesielt har dreiemomenttettheten blitt betydelig økt sammenlignet med den nyeste teknologien takket være en innovativ rotordesign. Den romnøytrale integreringen av magnetiseringen i rotoren gjør at det ikke er noen aksiale plassulemper. I tillegg fører en økning i krafttettheten i rotoren til en forbedring i ytelsen.
Induktiv eksitasjon som en nøkkelteknologi
Den teknologiske forutsetningen for ZF-innovasjonen er at energi overføres induktivt, dvs. uten mekanisk kontakt, inn i rotoren, og genererer et magnetfelt ved hjelp av spoler. Dermed er jeg2SM krever ingen børsteelementer eller sleperinger. Dessuten er det ikke lenger nødvendig å holde dette området tørt ved hjelp av tetninger. Som med permanent magnetisert
synkronmotor, rotoren kjøles effektivt av sirkulerende olje. Sammenlignet med vanlige separat eksiterte synkronmotorer, krever ZF-innovasjonen opptil 90 millimeter mindre aksial installasjonsplass. Når det gjelder kraft og dreiemomenttetthet, opererer ZF-innovasjonen på nivået av en PSM.
ZF planlegger å utvikle I2SM teknologi til produksjon modenhet og tilby det som et alternativ innenfor sin egen e-drive plattform. Kunder fra personbil- og nyttekjøretøysegmentet kan da velge mellom en variant med 400-volt-arkitektur eller med 800-volt-arkitektur for sine respektive applikasjoner. Sistnevnte er avhengig av silisiumkarbidbrikker i kraftelektronikken.
