L'unité de transmission de courant inductif à l'intérieur du rotor permet une conception de moteur électrique ultra-compacte
Des performances comparables à celles des machines synchrones à aimant permanent, actuellement la forme d'entraînement la plus courante pour les véhicules électriques
Avantages : pas d'aimants ni de matériaux de terres rares, sécurité d'approvisionnement accrue et meilleure durabilité et efficacité
Friedrichshafen, Allemagne. ZF a développé un moteur électrique qui ne nécessite pas d'aimants. Contrairement aux concepts sans aimant de moteurs synchrones dits à excitation séparée (SESM) déjà disponibles aujourd'hui, le moteur I de ZF2SM (In-Rotor Inductive-Excited Synchronous Motor) transmet l'énergie du champ magnétique via une excitatrice inductive à l'intérieur de l'arbre du rotor. Cela rend le moteur particulièrement compact avec une densité de puissance et de couple maximale.
(ZF) Moteur E sans aimant
Cette variante avancée d'un moteur synchrone à excitation séparée constitue ainsi une alternative aux machines synchrones à aimant permanent (PSM). Ces derniers sont actuellement les moteurs les plus fréquemment utilisés dans les véhicules électriques, mais ils sont basés sur des aimants qui nécessitent des matériaux de terres rares pour leur production. Avec le je2SM, ZF établit une nouvelle norme en matière de fabrication de moteurs électriques à la fois extrêmement durables en production et hautement puissants et efficaces en fonctionnement.
« Avec ce moteur électrique sans aimant et sans terres rares, nous disposons d'une autre innovation avec laquelle nous améliorons constamment notre portefeuille de moteurs électriques pour créer une mobilité encore plus durable, efficace et économe en ressources », a déclaré le Dr Holger Klein, PDG de ZF. "C'est notre principe directeur pour tous les nouveaux produits. Et nous ne voyons actuellement aucun concurrent qui maîtrise cette technologie aussi bien que ZF." Par rapport aux systèmes SESM courants, l’excitatrice inductive peut réduire de 15 % les pertes liées à la transmission d’énergie dans le rotor. De plus, le CO2L'empreinte carbone dans la production, qui se produit notamment avec les moteurs électriques PSM en raison des aimants contenant des matériaux de terres rares, peut être réduite jusqu'à 50 pour cent.
« Ce moteur électrique particulièrement compact et sans aimants est une preuve impressionnante de notre stratégie visant à rendre les véhicules électriques plus économes en ressources et plus durables, principalement grâce à des améliorations de l'efficacité », a déclaré Stephan von Schuckmann, membre du conseil d'administration du groupe ZF.
En plus des avantages liés à l'élimination des matériaux de terres rares dans un boîtier compact et puissant, le I2SM élimine les pertes de traînée créées dans les moteurs électriques PSM traditionnels. Cela permet une meilleure efficacité sur certains points de fonctionnement tels que les longs trajets sur autoroute à grande vitesse.
La conception avancée du rotor rend le moteur électrique très compact
Pour garantir que le champ magnétique dans le rotor est créé par le courant et non par des aimants, les concepts SESM conventionnels nécessitent encore dans la plupart des cas des éléments coulissants ou à brosses, ce qui oblige à des compromis : Un espace d'installation sec, c'est-à-dire non accessible pour le refroidissement de l'huile et avec des joints supplémentaires sont nécessaires. En conséquence, les SESM conventionnels occupent environ 90 mm de plus
espace axialement. En conséquence, les fabricants ne peuvent généralement pas varier de manière flexible entre les variantes PSM et SESM dans leur planification de modèle sans effort supplémentaire.
Afin d'offrir de manière compétitive les avantages des machines synchrones à excitation séparée, ZF a réussi à compenser les inconvénients liés à la conception des machines synchrones courantes à excitation séparée. En particulier, la densité de couple a été considérablement augmentée par rapport à l'état de la technique grâce à une conception de rotor innovante. L'intégration spatialement neutre de l'excitatrice dans le rotor signifie qu'il n'y a aucun inconvénient d'espace axial. De plus, une augmentation de la densité de puissance dans le rotor entraîne une amélioration des performances.
L'excitation inductive comme technologie clé
La condition technologique de l'innovation ZF est que l'énergie soit transférée de manière inductive, c'est-à-dire sans contact mécanique, dans le rotor, générant un champ magnétique au moyen de bobines. Ainsi, le je2SM ne nécessite aucun élément de brosse ni bague collectrice. De plus, il n'est plus nécessaire de maintenir cette zone sèche au moyen de joints. Comme pour les aimants permanents
Moteur synchrone, le rotor est refroidi efficacement par circulation d'huile. Par rapport aux moteurs synchrones courants à excitation séparée, l'innovation ZF nécessite jusqu'à 90 millimètres d'espace d'installation axial en moins. Cependant, en termes de puissance et de densité de couple, l'innovation ZF fonctionne au niveau d'un PSM.
ZF prévoit de développer le I2La technologie SM jusqu'à la maturité de production et la propose en option au sein de sa propre plateforme e-drive. Les clients des segments des voitures particulières et des véhicules utilitaires peuvent alors choisir entre une variante avec une architecture 400-volt ou avec une architecture 800-volt pour leurs applications respectives. Ce dernier s'appuie sur des puces en carbure de silicium dans l'électronique de puissance.
