Mahle создала электродвигатель без постоянных магнитов и с высоким КПД

Немецкая компания Mahle разработала новый тип электродвигателя без постоянных магнитов. Он практически не нуждается в обслуживании, а по КПД сравним с агрегатами болидов Формулы-Е.

Большинство современных двигателей для электромобилей и другого электротранспорта содержат в роторе постоянные магниты из редкоземельных металлов. При этом 97% мировых поставок редкоземельных элементов поступает из Китая, и после того как в 2011 году власти страны ограничили экспорт такой продукции, цены на неодим и диспрозий выросли на 750% и 2000% соответственно.

В последние годы цены стабилизировались, однако редкоземельные элементы также вызывают экологические проблемы. Руды, из которых они добываются, часто содержат радиоактивные материалы, такие как торий. Для разделения материалов требуется огромное количество канцерогенных соединений, включая сульфат, аммиак и соляную кислоту. При переработке 1 тонны редкоземельных элементов может образоваться до 2000 тонн токсичных отходов.

Производители транспортных средств знают об этих проблемах и ищут способы отказаться от двигателей на постоянных магнитах, однако с этим возникают сложности. Не имея источника постоянного магнитного поля ротора, на его катушки необходимо передавать электрический ток, следовательно, возникает необходимость в скользящих контактах, которые быстро изнашиваются.

В этом контексте Mahle анонсировала новый электродвигатель, который, похоже, решает несколько проблем. Инженеры компании предложили схему индукционной (беспроводной) передачи тока на катушки в роторе. Таким образом отпадает необходимость в постоянных магнитах из дорогостоящих редкоземельных элементов и при этом минимизирована площадь поверхностей трения.

Электродвигатель Mahle

1

2

3

По словам доктора Мартина Бергера (Dr. Martin Berger), вице-президента Mahle по корпоративным исследованиям и передовым разработкам, предложенная конструкция отличается высокой эффективностью, поскольку позволяет регулировать силу магнитного поля, генерируемую катушками в роторе, в соответствии с рабочей нагрузкой и режимом работы электродвигателя. На высоких оборотах КПД двигателя превышает 95%, чего прежде удавалось достигнуть только в моторах болидов Формулы-Е. А благодаря тому, что передача электрического тока между вращающимися и неподвижными частями внутри двигателя происходит бесконтактно, агрегат мало подвержен износу.

«Наш безмагнитный двигатель, безусловно, можно назвать прорывом, потому что он обеспечивает несколько преимуществ, которые еще не были объединены в продукте такого типа. В результате мы можем предложить нашим клиентам продукт с выдающейся эффективностью по сравнительно низкой цене», — добавил Мартин Бергер.

В Mahle подчеркивают, что новая разработка легко масштабируется, поэтому ее можно использовать в разных транспортных средствах, от легковушек до коммерческих автомобилей. Экспериментальные образцы электродвигателей уже передаются заинтересованным производителям. Внедрение в массовое производство ожидается примерно через два с половиной года.

Источники: Mahle, IEEE Spectrum