Электромотор без редкоземельных материалов

В американском Сакраменто впервые были представлены решения по созданию электроприводов без редкоземельных материалов. Фото с сайта www.evs36.com

Немецкие фирмы находят решения, позволяющие экономить редкоземельные материалы. Речь идет о компании Vitesco Technologies, которая изобрела конструкцию совершенно нового электромотора, в котором нет составляющих, требующих использования редкоземельных металлов.

Но сначала обратимся к принципу действия стандартного электромотора. Принцип работы любого электродвигателя заключается в комбинации проводника и магнитного поля: если через проводник, помещенный в магнитное поле, протекает ток, то возникает сила, которую можно преобразовать в крутящий момент. Создать магнитное поле можно двумя способами: при помощи электромагнитов или материалов, обладающих постоянным магнетизмом. У большинства используемых электромоторов магниты располагаются в роторе и производят постоянное магнитное поле.

Основные металлы и минералы, используемые в электромобилях, – это литий, кобальт, никель и графит (они применяются в электроаккумуляторах). Кроме того, используются так называемые редкоземельные элементы. Большинство электромобилей используют неодимовые постоянные магниты, состоящие из сплава неодима, бора и железа (Nd2Fe14B), которые необходимы для производства высокопроизводительных электродвигателей. Такие магниты содержат редкоземельные элементы неодим (Nd), празеодим (Pr) и диспрозий (Dy).

Европейская комиссия оценивает глобальные запасы оксидов редкоземельных элементов в более чем 80 млн т, тогда как среднегодовое производство в период с 2010 по 2014 год составляет 135 650 т. Но доступность варьируется в зависимости от типа редкоземельного элемента: самыми труднодоступными являются неодим и диспрозий.

Вместо магнитов компания Vitesco Trchnologies предложила применить электропривод EMR4. Как уточняет пресс-служба компании, система представляет собой высокоинтегрированный 400-вольтовый 160-киловаттный электронный мотор-редуктор, работающий по принципу «три в одном»: электромотор, силовая электроника и детали привода объединены в общем корпусе. Но главное, в этой системе отсутствуют постоянные магниты. Эту идею компания разрабатывает с 2021 года. В июне 2023 года на 36-м симпозиуме и выставке электромобилей, проходивших в Сакраменто (Калифорния, США), компания Vitesco Technologies продемонстрировала инновации для экологичного и эффективного электромобиля.

Новации включают в себя второй вариант электрического привода оси (EMR4 – электроника, двигатель и редуктор). Он предоставляет клиентам Vitesco Technologies высокопроизводительный электромотор в более привлекательном экономическом решении, которое также снижает углеродный след от поставщиков материалов. Помимо этого на стенде компании демонстрировались высоковольтная электроника, системы управления батареями и другие компоненты, которые имеют решающее значение для подключаемых гибридных и аккумуляторных электромобилей. Vitesco Technologies предоставляет клиентам и партнерам техническую вариабельность, необходимую им для разработки собственных стратегий.

Фактически у Vitesco Technologies речь идет о новом поколении системы электропривода. И она легко масштабируема: по информации производителя, EMR4 может применяться на машинах различных размеров и массы.

Предложенный компанией электромотор весит на четверть меньше, чем аналогичный, но работающий в рамках традиционной схемы с магнитами. Но главное, что эта система эффективнее и позволяет отказаться от дорогих редкоземельных элементов.

Эта система уже закуплена рядом автомобильных компаний и будет использоваться в конструкции их автомобилей. В частности, в южнокорейской Hyundai, которая в прошлом году подписала контракт на поставку значительного количества электродвигателей нового поколения.