ZF tira imã do motor e-drive: entenda – Imagem: divulgação/ZF
Propulsor transmite a energia para o campo magnético através de um gerador de indução dentro do eixo do rotor
A ZF desenvolveu um motor e-drive que não necessita de ímãs. O novo Motor Síncrono Indutivo-Excitado no Rotor – I²2SM da empresa transmite a energia para o campo magnético por meio de um gerador de indução dentro do eixo do rotor. Deste modo, é diferente dos conceitos livres de ímã dos chamados Motores Síncronos Excitados Separadamente -SESM já disponíveis no mercado.
O motor síncrono excitado separadamente é uma alternativa às Máquinas Síncronas de Imã Permanente -PSM. Estes últimos são atualmente os motores mais utilizados em veículos elétricos, mas contam com ímãs que requerem materiais de terras raras para a produção.
“Com este e-drive sem imã e sem materiais raros, temos outra inovação com a qual estamos melhorando consistentemente nosso portfólio de acionamento elétrico para criar uma mobilidade ainda mais sustentável, eficiente, com economia de recursos”, disse o CEO do Grupo ZF, Dr. Holger Klein.
Em comparação aos sistemas SESM comuns, o gerador de indução indutivo pode reduzir as perdas para a transmissão de energia em 15%. Além disso, a pegada de CO2 na produção, que surge com os motores elétricos PSM, devido aos ímãs, incluindo materiais de terras raras, podem ser reduzidos em até 50%.
O design do rotor do e-drive
Para garantir que o campo magnético no rotor seja criado por corrente em vez de ímãs, os conceitos convencionais SESM ainda exigem elementos deslizantes ou de escova na maioria dos casos, o que compromete a força. O sistema tem um espaço de instalação seco, que não é acessível para resfriamento de óleo e com vedações adicionais necessárias. Como resultado, os SESMs convencionais ocupam cerca de 90 mm a mais de espaço axial.
Com isso, as montadoras geralmente não podem variar de forma flexível entre as variantes PSM e SESM no planejamento do seu modelo sem esforço adicional.
Em particular, a densidade de torque foi significativamente aumentada em comparação com o “estado da arte”, graças a um novo design do rotor. A integração neutra em termos de espaço do gerador de indução no rotor significa que não há desvantagens de espaço axial. Além disso, um aumento na densidade de potência no rotor leva a uma melhoria no desempenho.
Transmissão indutiva
O pré-requisito tecnológico para a inovação da ZF é que a energia seja transferida indutivamente, sem contato mecânico para o rotor, gerando um campo magnético por meio de bobinas. Desta maneira, o I²SM não necessita de quaisquer elementos de escova ou anéis coletores. Portanto, não há mais necessidade de manter esta área seca por meio de vedações. Tal como acontece com o motor síncrono permanentemente magnetizado, o rotor é resfriado pela circulação de óleo.
A ZF planeja desenvolver a tecnologia I²SM até a maturidade de produção e oferecê-la como uma opção dentro de sua própria plataforma e-drive. Os clientes dos segmentos de carros de passeio e veículos comerciais podem então escolher entre uma variante com arquitetura de 400 volts ou 800 volts para suas respectivas aplicações. Este último depende de chips de carboneto de silício na eletrônica de potência.
