Новий електропривод ZF потужністю 200 кВт майже на чверть компактніший і потребує вдвічі менше матеріалу для магнітів
Німецька технологічна група ZF розробила новий електропривод High Revolution Drive, двигун якого розвиває до 30 000 об/хв. Завдяки значно вищій частоті обертання, ніж у звичайних двигунів, габарити й масу привода вдалося зменшити майже на 25%, а потребу в матеріалі для магнітів — скоротити до половини. При цьому пікова потужність системи становить 200 кВт, а ККД — близько 93%. ZF планує запустити технологію в серійне виробництво не пізніше 2030 року.
Вища частота обертання дає змогу зменшити двигун
High Revolution Drive об’єднує електродвигун, інвертор і понижувальний редуктор у компактному приводному модулі «три в одному».
Інженери підвищили максимальну частоту обертання двигуна до 30 000 об/хв, тоді як аналогічний привод ZF SELECT працює на частоті до 18 000 об/хв.
В основі рішення — проста фізика: за однакової потужності вища частота обертання означає меншу потребу в крутному моменті. Завдяки цьому ротор двигуна можна зробити меншим і легшим.
Двоступеневий понижувальний редуктор із передатним числом приблизно 18:1 перетворює високу частоту обертання двигуна на тягове зусилля, потрібне на колесах. Представлений привод має пікову потужність 200 кВт і забезпечує до 3500 Н·м крутного моменту на колесах. Тут важливо розрізняти крутний момент двигуна та крутний момент на колесах. Показник 3500 Н·м стосується не самого електродвигуна, а моменту, що передається на колеса через понижувальний редуктор.
Потребу в матеріалі для магнітів скорочено вдвічі
Порівняно з приводом SELECT такої самої потужності нова система потребує майже на 25% менше місця для встановлення й важить майже на чверть менше.
Ще важливіше те, що кількість матеріалу для магнітів скорочено на 50%.
Рідкісноземельні метали, які використовують в електродвигунах із постійними магнітами, роблять виробництво залежним від складних міжнародних ланцюгів постачання. Менша потреба в матеріалі для магнітів допомагає знизити як витрати на матеріали, так і залежність від ланцюгів постачання.
Утім, рішення ZF не передбачає повної відмови від магнітів.
Висока частота обертання також підвищує вимоги до підшипників, шестерень і гасіння вібрацій. ZF розробила двигун, понижувальний редуктор і силову електроніку як єдину систему, щоб контролювати рівень шуму.
У результаті ККД становить близько 93% — стільки ж, скільки у звичайного привода SELECT компанії.
Отже, ZF вдалося істотно зменшити габарити й масу без втрати ефективності порівняно з аналогічним приводом.
Менший привод дає автовиробникам більше можливостей
High Revolution Drive призначений для масових електромобілів із потужністю привода приблизно 150–200 кВт.
Система сумісна як із 400-вольтовою, так і з 800-вольтовою електричною архітектурою та використовує компоненти наявної платформи ZF SELECT.
Для європейських автовиробників компактніший привод відкриває можливість зменшити масу автомобіля або використати вивільнене місце для батарей, салону та інших компонентів.
Однак зменшення привода на чверть не слід плутати з таким самим збільшенням запасу ходу. На електродвигун і понижувальний редуктор припадає відносно невелика частка загальної маси автомобіля, тому фактична економія енергії залежить від конструкції автомобіля загалом.
Підхід ZF також відрізняється від підходів конкурентів. Поки одні виробники зосереджуються на двигунах без магнітів або нових напівпровідниках, ZF прагне досягти поліпшень завдяки вищій частоті обертання та оптимізації всього привода.
Серійне виробництво планують розпочати до 2030 року
ZF уже веде переговори з кількома автовиробниками й планує розпочати виробництво High Revolution Drive не пізніше 2030 року.
Компанія не розкрила ні назви своїх перших клієнтів, ні ціну нового привода.
Справжня цінність розробки ZF полягає не в потужності 200 кВт: на ринку вже є чимало електроприводів із такими показниками. Важливо те, що такої самої потужності вдалося досягти завдяки компактнішій і легшій конструкції, яка потребує менше критично важливих матеріалів.
Для європейської галузі електромобілів це може бути навіть важливішим за черговий рекорд потужності. Конкуренція з китайськими виробниками змушує знижувати витрати, і кожен заощаджений кілограм маси та грам матеріалу для магнітів допомагає наблизитися до цієї мети.
