Дослідники, що працюють над одним з найбільших європейських проектів в області електротранспорту, завершили розробку повністю інтегрованою трансмісії електричного транспортного засобу, в синхронних моторах якій вперше не використовуються магніти з рідкоземельних металів.

Чотири роки тому дослідники з дев'яти європейських країн і більш ніж 30 партнерських організацій, університетів та компаній об'єдналися з єдиною метою: розробити високоефективні і надійні силові агрегати для електричних транспортних засобів, які поєднували б у собі енерго-, ресурсо- та витратоефективність. Значна частина проекту загальною вартістю € 36 млн., названого «MotorBrain», була присвячена розробці, що не містять рідкоземельні метали, комерційно життєздатних двигунів для гібридних і електричних транспортних засобів.

Fig 1

«Рідкоземельні метали дозволяють створювати потужні і надійні постійні магніти. Саме тому сьогодні вони використовуються практично всіма провідними виробниками гібридних і електричних транспортних засобів, - говорить доктор Ів Бюрхар (Yves Burkhardt), інженер-конструктор корпорації Siemens і учасник європейського проекту MotorBrain. - Однак їх доступність обмежена - приблизно 90% світових постачань контролюється Китаєм - а їх видобуток може бути складним і потенційно небезпечним, що робить рідкоземельні метали ключовим фактором вартості електродвигунів».

Очолювана Siemens, підгрупа розробників відразу ж відкинула варіанти з асинхронними двигунами через, властивими їх, конструктивних обмежень і взялася до пошуку альтернативи рідкоземельним постійним магнітам в синхронних електродвигунах.

«Отримані нами результати показали, що магніти на основі феритів, хоч і поступаються рідкоземельним магнітам, але, тим не менш, дозволяють домогтися такої ж або навіть кращої щільності потужності, як і в асинхронних двигунах, однак за всіма перевагами, які дають нам синхронні мотори », - сказав доктор Бюрхар.

Наприклад, більш прості одно пазові обмотки, які можуть використовуватися в синхронних двигунах, вимагають менше проводів, а процес їх виробництва простіший і піддається автоматизації, оскільки кожен паз може бути заповнений таким самим чином, а остаточне складання проведене пізніше. Однак під час виробництва асинхронних двигунів сталеве кільце статора повинно виготовлятися як одне ціле зі складними обмотками, розподіленими навколо декількох зубів сердечника.

«Ми можемо використовувати менше компонентів і зробити виробничий процес більш простим і швидким. Для кінцевого користувача це означає, що мотори стануть легші, дешевші і ефективніші», - сказав він.

Проект MotorBrain зачіпає не тільки двигуни. Група розробників, прагнучи зменшити вартість і кількість компонентів, а також спростити і прискорити виробничий процес, запропонувала новаторський інтегральний підхід до виготовлення всієї трансмісії.
«У силових агрегатах електричних транспортних засобів попередніх поколінь механіка і силова електроніка були розділені, але нам вдалося інтегрувати в одному корпусі електродвигун, коробку передач і системи управління, - продовжував доктор Бюрхар. - Без роз'ємів і кабелів, і з меншою кількістю зовнішніх інтерфейсів, які потребують герметизації. Ми створили загальну систему, що займає менше місця, що вимагає меншого числа компонентів, дешевшу і більш надійну ».

Інтегровані системи силових агрегатів також дозволили розробникам використовувати більш складне програмне забезпечення з удосконаленими алгоритмами управління.

«Проект MotorBrain дозволив зробити значний крок вперед в області розробки і виробництва силових агрегатів для гібридних і електричних транспортних засобів, - говорить він. - Я вважаю, що комерційне використання аналогічних систем електричних трансмісій ми зможемо побачити в найближчі кілька років ».