Mágnesmentes elektromotor?

Az elektromos járművek fejlesztése során egyre nagyobb hangsúlyt kap a teljesítmény növelése, a hatékonyság fokozása és a fenntarthatósági szempontok érvényesítése. E célok elérése érdekében a Valeo és a MAHLE egy új, mágnesmentes elektromotor-technológiát fejlesztett ki, amely a külső gerjesztésű szinkronmotorok (EESM – Externally Excited Synchronous Motor) alapelvére épül.

Az EESM villanymotorok legfontosabb jellemzője, hogy nem használnak állandó mágneseket a forgórészben, így elkerülhető a ritkaföldfémek (pl. neodímium és diszprózium) alkalmazása. Ennek köszönhetően nemcsak a termelési költségek csökkennek, hanem a környezeti terhelés is jelentősen mérséklődik. Ezeknél a motoroknál a szükséges mágneses mező külső forrásból biztosítja, amelyet egy belső kefe nélküli elektromos gerjesztő (iBEE) rendszer valósít meg érintésmentesen. Ez az érintésmentes technológia nemcsak tartósabb, hanem hatékonyabb is, mivel kiküszöböli a mechanikai kopást és a súrlódásból eredő energiaveszteséget.

A motor felépítése és működése több szempontból is újszerű. Az innovatív rotor és az érintésmentes távadó (MCT) technológia induktív erőátvitelt alkalmaz, amely a mágneses mezőt érintkezés nélkül juttatja el a forgórészhez. A forgórészben (rotor) található gerjesztő tekercsek elektromágnesként működnek, amelyeket egy érintkezésmentes induktív csatolórendszer lát el energiával. Ez az induktív átvitel biztosítja, hogy a forgórész és az állórész között ne legyen mechanikus érintkezés, így a rendszer teljesen kopásmentes, tartósabb és karbantartási igénye minimális. Az állórész (stator) tekercsei váltakozó áramot kapnak, amely forgó mágneses mezőt generál. Ez a mágneses mező hozza mozgásba a forgórészt, miközben a rotor elektromágneses mezője és az állórész által létrehozott forgó mező szinkronizált kölcsönhatásban működik. A forgórész gerjesztésének intenzitását és az állórész tekercsein áthaladó áramot elektronikus vezérlőrendszer szabályozza. Ez a vezérlés lehetővé teszi, hogy a motor különböző terhelések és sebességek mellett is optimális hatékonysággal működjön, miközben a csúcsteljesítmény és a folyamatos teljesítmény közötti arány is javul.

Az EESM motorok hatékonyságát egy innovatív hűtési rendszer is növeli, melyet a gyártó még külön nem mutatott be, de folyadékhűtés, passzív hőelvezetés és inverter által irányított dinamikus hűtésvezérlés kombinációja sejlik az eddig látottak mögött.  Az új technológia képes az optimális hőmérséklet fenntartására csúcsteljesítmény mellett is, amely kulcsfontosságú a motor teljesítmény-sűrűségének maximalizálásában. A Valeo és a MAHLE célja egy olyan megoldás kifejlesztése, amely a folyamatos teljesítmény és a csúcsteljesítmény arányát jelentősen javítja, miközben a szénlábnyomot akár 40%-kal csökkenti az állandó mágneseket használó villanymotorokhoz képest.

Az első prototípusok tesztelése várhatóan 2024 végére zárul le. A fejlesztés célja egy „all-in-one” architektúra létrehozása, amely új állórészt és hűtési technológiát integrál, így a jelenlegi rendszerekhez képest 30%-kal nagyobb teljesítménysűrűséget kínál. Az EESM motorok tehát nemcsak a B/C szegmensű járművek állandó mágneses motorjaival versenyképesek, hanem a mágnesmentes technológia minden előnyét is nyújtják.

Forrás: mahle, valeo, IEE