Nova unidade de propulsão elétrica de 200 kW da ZF é 25% mais pequena e usa metade do material magnético
O grupo tecnológico alemão ZF desenvolveu uma nova unidade de propulsão elétrica, a High Revolution Drive, cujo motor atinge até 30 000 rpm. Ao funcionar a rotações significativamente mais elevadas do que os motores convencionais, permite reduzir as dimensões e o peso em quase 25% e a utilização de material magnético até metade. O sistema mantém uma potência máxima de 200 kW e uma eficiência de cerca de 93%. A ZF pretende iniciar a produção em série até 2030, o mais tardar.
Rotações mais elevadas permitem um motor mais pequeno
A High Revolution Drive reúne um motor elétrico, um inversor e uma caixa redutora numa unidade de propulsão compacta, três em um.
Os engenheiros aumentaram o regime máximo do motor para 30 000 rpm, enquanto uma unidade ZF SELECT comparável funciona até 18 000 rpm.
A solução baseia-se num princípio físico simples: para a mesma potência, uma velocidade de rotação mais elevada exige menos binário. Isto permite reduzir as dimensões e o peso do rotor do motor.
Uma caixa redutora de dois estágios, com uma relação de redução de aproximadamente 18:1, transforma a elevada velocidade de rotação do motor na força de tração necessária nas rodas. A unidade apresentada fornece uma potência máxima de 200 kW e até 3 500 Nm de binário nas rodas. Importa distinguir o binário do motor do binário nas rodas: os 3 500 Nm não correspondem ao binário produzido pelo próprio motor elétrico, mas ao valor transmitido às rodas através da caixa redutora.
Necessidade de material magnético reduzida para metade
Em comparação com uma unidade SELECT da mesma potência, o novo sistema requer quase 25% menos espaço para instalação e pesa quase um quarto menos.
Ainda mais importante é a redução de 50% na quantidade de material magnético.
As terras raras utilizadas nos motores elétricos de ímanes permanentes tornam a produção dependente de cadeias de abastecimento internacionais complexas. A menor necessidade de material magnético ajuda a reduzir os custos dos materiais e a dependência dessas cadeias.
A solução da ZF não dispensa, contudo, totalmente os ímanes.
As velocidades de rotação elevadas também impõem maiores exigências aos rolamentos, às engrenagens e ao amortecimento das vibrações. A ZF desenvolveu o motor, a caixa redutora e a eletrónica de potência como um sistema integrado para manter o ruído sob controlo.
O resultado é uma eficiência de cerca de 93%, igual à da unidade SELECT convencional da empresa.
Assim, a ZF conseguiu reduzir significativamente as dimensões e o peso sem comprometer a eficiência da unidade comparável.
Uma unidade mais pequena dá mais flexibilidade aos fabricantes de automóveis
A High Revolution Drive destina-se a automóveis elétricos de grande volume de produção com uma potência de propulsão de aproximadamente 150 a 200 kW.
O sistema é compatível com arquiteturas elétricas de 400 e 800 volts e utiliza componentes da plataforma SELECT existente da ZF.
Para os fabricantes europeus de automóveis, a unidade mais compacta oferece a possibilidade de reduzir o peso do veículo ou de aproveitar o espaço libertado para baterias, o habitáculo e outros componentes.
Contudo, uma unidade 25% mais pequena não deve ser confundida com um aumento equivalente da autonomia. O motor elétrico e a caixa redutora representam uma parcela relativamente pequena do peso total de um automóvel, pelo que a poupança real de energia depende da conceção global do veículo.
A abordagem da ZF também difere da dos seus concorrentes. Enquanto alguns fabricantes se concentram em motores sem ímanes ou em novos semicondutores, a ZF procura obter ganhos através de velocidades de rotação mais elevadas e da otimização de todo o sistema de propulsão.
Produção em série prevista até 2030
A ZF já está em conversações com vários fabricantes de automóveis e pretende iniciar a produção da High Revolution Drive até 2030, o mais tardar.
A empresa não revelou os nomes dos primeiros clientes nem o preço da nova unidade.
O verdadeiro valor da inovação da ZF não reside nos seus 200 kW de potência, uma vez que já existem no mercado muitas unidades de propulsão elétrica com esse nível de desempenho. O que importa é conseguir a mesma potência com uma solução mais pequena e leve, que exige menos materiais críticos.
Para a indústria europeia de automóveis elétricos, isto poderá ser ainda mais importante do que outro recorde de potência. A concorrência dos fabricantes chineses obriga a reduzir os custos, e cada quilograma de peso e cada grama de material magnético poupados ajudam a aproximar-se desse objetivo.
