Несколько компаний по всему миру упорно работают над инновациями и совершенствованием безмагнитных электродвигателей, чтобы сделать их более жизнеспособным вариантом для быстрорастущей индустрии электромобилей.
Компания ZF Friedrichshafen пошла по пути беспроводной индуктивности, подобно своему немецкому поставщику автомобильной продукции Mahle, но с собственной уникальной конфигурацией. Интегрируя свой индуктивный передатчик в сам ротор, ZF экономит пространство и создает особенно компактный безмагнитный двигатель, который, по ее словам, работает по сравнению с синхронными двигателями с постоянными магнитами (PSM), доминирующими в современной инженерии электромобилей.
Заменив магниты на роторе двигателя на электрические обмотки, производители могут устранить расходы, экологический ущерб и потенциальные перебои в цепочке поставок, связанные с добычей редкоземельных материалов, необходимых для этих магнитов. Однако традиционные безмагнитные конструкции вводят дополнительные физические элементы, такие как скользящие кольца или щетки, необходимые для подачи электрического тока в обмотки ротора, увеличивая размер и вес, а также создавая больше трения и потенциал для износа. Поэтому производители электромобилей, как правило, идут по пути наименьшего сопротивления — в прямом и переносном смысле — полагаясь на двигатели с постоянными магнитами.
Бесконтактная индукция — одно из перспективных решений, которое посылает электричество к катушкам ротора без физических щеток или колец, устраняя их недостатки. Чтобы продолжить этот путь, ZF интегрировала свой индуктивный передатчик внутрь вала ротора в центре катушек, устранив лишние 3,5 дюйма (90 мм) осевого пространства, которые, по ее оценкам, занимают физические решения, такие как щетки, предлагая при этом мощность и плотность крутящего момента, сопоставимую с PSM.
ZF называет эту конструкцию синхронным двигателем с индуктивным возбуждением в роторе (I2SM), и идея заключается в том, что автопроизводитель может заменить PSM этим новым типом двигателя, не жертвуя при этом ни упаковкой, ни производительностью. ZF также утверждает, что при непрерывной высокоскоростной работе, например, при движении по шоссе, I2SM будет работать более эффективно, чем PSM.
Индуктивный передатчик ZF выглядит более компактным, чем альтернативные варианты, такие как Mahle (ниже), который использует два диска большего диаметра на внешней стороне вала ротора. Конечно, невозможно окончательно сравнить эти две прототипные системы или сделать вывод о «самом компактном в мире электродвигателе без магнитов и редкоземельных элементов» на основе только начальных иллюстраций, сделанных ZF. Для этого нам нужно дождаться конкретных спецификаций, таких как размеры, вес и выходные показатели.
В настоящее время ZF заявляет, что планирует продолжать разработку в направлении производственной зрелости с целью интеграции блоков I2SM в платформы электроприводов на 400 и 800 В для поставки производителям легковых и коммерческих автомобилей. Компания представила первые результаты работы над I2SM на выставке IAA Mobility Munich, состоявшейся на этой неделе.