Graham Prophet
EDN-Europe
Исследователи, работающие над одним из крупнейших европейских проектов в области электротранспорта, завершили разработку полностью интегрированной трансмиссии электрического транспортного средства, в синхронных моторах которой впервые не используются магниты из редкоземельных металлов
Четыре года назад исследователи из девяти европейских стран и более чем 30 партнерских организаций, университетов и компаний объединились с единственной целью: разработать высокоэффективные и надежные силовые агрегаты для электрических транспортных средств, которые сочетали бы в себе энерго-, ресурсо- и затратоэффективность. Значительная часть проекта общей стоимостью €36 млн., названного «MotorBrain», была посвящена разработке не содержащих редкоземельных металлов, коммерчески жизнеспособных двигателей для гибридных и электрических транспортных средств.
«Редкоземельные металлы позволяют создавать мощные и надежные постоянные магниты. Именно поэтому сегодня они используются практически всеми ведущими производителями гибридных и электрических транспортных средств, – говорит доктор Ив Бюрхар (Yves Burkhardt), инженер-конструктор корпорации Siemens и участник европейского проекта MotorBrain. – Однако их доступность ограничена – приблизительно 90% мировых поставок контролируется Китаем – а их добыча может быть сложной и потенциально опасной, что делает редкоземельные металлы ключевым фактором стоимости электродвигателей».
Возглавляемая Siemens подгруппа разработчиков сразу же отбросила варианты с асинхронными двигателями из-за присущих им конструктивных ограничений и приступила к поиску альтернативы редкоземельным постоянным магнитам в синхронных электродвигателях.
«Полученные нами результаты показали, что магниты на основе ферритов, хоть и уступают редкоземельным магнитам, но, тем не менее, позволяют добиться такой же или даже лучшей плотности мощности, как и в асинхронных двигателях, однако при всех преимуществах, которые дают нам синхронные моторы», – сказал доктор Бюрхар.
Например, более простые однопазовые обмотки, которые могут использоваться в синхронных двигателях, требуют меньше проводов, а процесс их производства проще поддается автоматизации, поскольку каждый паз может быть заполнен одинаковым образом, а окончательная сборка произведена позже. Однако при производстве асинхронных двигателей стальное кольцо статора должно изготавливаться как одно целое со сложными обмотками, распределенными вокруг нескольких зубьев сердечника.
«Мы можем использовать меньше компонентов и сделать производственный процесс более простым и быстрым. Для конечного пользователя это означает, что моторы станут легче, дешевле и эффективнее», – сказал он.
Проект MotorBrain затрагивает не только двигатели. Группа разработчиков, стремясь уменьшить стоимость и количество компонентов, а также упростить и ускорить производственный процесс, предложила новаторский интегральный подход к изготовлению всей трансмиссии.
«В силовых агрегатах электрических транспортных средств предыдущих поколений механика и силовая электроника были разделены, но нам удалось интегрировать в одном корпусе электродвигатель, коробку передач и системы управления, – продолжал доктор Бюрхар. – Без разъемов и кабелей, и с меньшим количеством внешних интерфейсов, нуждающихся в герметизации, мы создали общую систему, занимающую меньше места, требующую меньшего числа компонентов, более дешевую и более надежную».
Интегрированные системы силовых агрегатов также позволили разработчикам использовать более сложное программное обеспечение с усовершенствованными алгоритмами управления.
«Проект MotorBrain позволил совершить значительный шаг вперед в области разработки и производства силовых агрегатов для гибридных и электрических транспортных средств, – говорит он. – Я считаю, что коммерческое использование аналогичных систем электрических трансмиссий мы сможем увидеть в ближайшие несколько лет».
