ZF uus 200 kW elektriajam on veerandi võrra väiksem ja vajab poole vähem magneteid
Saksa tehnoloogiakontsern ZF arendas uue elektriajami High Revolution Drive, mille mootor saavutab kuni 30 000 p/min. Tavapärasest oluliselt kõrgem pöörlemiskiirus võimaldab vähendada ajami mõõtmeid ja massi ligi 25% ning magnetite kasutamist koguni poole võrra. Seejuures säilitab süsteem 200 kW tippvõimsuse ja ligi 93% kasuteguri. ZF soovib tehnoloogia seeriatootmisse viia hiljemalt 2030. aastal.
Kõrgemad pöörded võimaldavad väiksemat mootorit
High Revolution Drive ühendab elektrimootori, inverteri ja reduktori kompaktsesse kolm-ühes-ajamisse.
Insenerid tõstsid mootori maksimaalse pöörlemiskiiruse 30 000 p/min-ni, samal ajal kui võrreldav ZF SELECT-ajam töötab kuni 18 000 p/min juures.
Lahenduse aluseks on lihtne füüsika: sama võimsuse juures tähendab suurem pöörlemiskiirus väiksemat vajalikku pöördemomenti. See võimaldab vähendada mootori rootori mõõtmeid ja massi.
Kahe reduktsiooniastmega hammasülekanne kasutab ligikaudu 18:1 ülekandearvu, muutes mootori suure pöörlemiskiiruse ratastele vajalikuks veojõuks. Esitletud ajam arendab 200 kW tippvõimsust ja kuni 3500 Nm pöördemomenti ratastel. Oluline on seejuures eristada mootori ja rataste pöördemomenti. 3500 Nm pole elektrimootori enda pöördemoment, vaid reduktori abil ratastele jõudev väärtus.
Magnetite vajadus väheneb poole võrra
Võrreldes sama võimsusega SELECT-ajamiga vajab uus süsteem ligi 25% vähem paigaldusruumi ja kaalub peaaegu veerandi võrra vähem.
Veelgi olulisem on magnetmaterjali koguse vähendamine 50%.
Püsimagnetitega elektrimootorites kasutatavad haruldased muldmetallid muudavad tootmise sõltuvaks keerukatest rahvusvahelistest tarneahelatest. Väiksem magnetivajadus aitab vähendada nii materjalikulusid kui ka tarnesõltuvust.
ZF-i lahendus ei loobu siiski magnetitest täielikult.
Kõrged pöörded esitavad suuremaid nõudmisi ka laagritele, hammasratastele ja vibratsiooni summutamisele. ZF arendas mootori, reduktori ja jõuelektroonika ühtse süsteemina, hoidmaks mürataset kontrolli all.
Tulemuseks on ligi 93% kasutegur, mis vastab ettevõtte tavapärase SELECT-ajami näitajale.
See tähendab, et ZF saavutas märkimisväärse mõõtmete ja massi vähenemise ilma võrreldava ajami kasutegurit ohverdamata.
Väiksem ajam annab autotootjatele rohkem vabadust
High Revolution Drive keskendub suure tootmismahuga elektriautodele, mille ajamivõimsus jääb ligikaudu 150-200 kW vahemikku.
Süsteem sobib nii 400- kui ka 800-voldise elektriarhitektuuriga ning kasutab ZF-i olemasoleva SELECT-platvormi komponente.
Euroopa autotootjate jaoks tähendab kompaktsem ajam võimalust vähendada sõiduki massi või kasutada vabanevat ruumi akude, salongi ja muude komponentide jaoks.
Samas ei tasu veerandi võrra väiksemat ajamit segi ajada sama suure sõiduulatuse kasvuga. Elektrimootor ja reduktor moodustavad auto kogumassist suhteliselt väikese osa, mistõttu sõltub tegelik energiavõit sõiduki tervikkonstruktsioonist.
ZF-i lähenemine erineb ka konkurentide omast. Kui osa tootjaid keskendub magnetivabadele mootoritele või uutele pooljuhtidele, siis ZF otsib eeliseid suuremast pöörlemiskiirusest ja kogu jõuülekande optimeerimisest.
Seeriatootmist kavandatakse 2030. aastaks
ZF peab juba läbirääkimisi mitme autotootjaga ning soovib High Revolution Drive'i tootmist alustada hiljemalt 2030. aastal.
Ettevõte pole avaldanud esimeste klientide nimesid ega uue ajami hinda.
ZF-i uuenduse tegelik väärtus ei peitu 200 kW võimsuses, sest sellise jõudlusega elektriajameid leidub turul juba küllaga. Oluline on sama võimsuse saavutamine väiksema, kergema ja vähem kriitilisi materjale vajava konstruktsiooniga.
Euroopa elektriautotööstusele võib see olla olulisemgi kui järjekordne võimsusrekord. Konkurents Hiina tootjatega sunnib vähendama kulusid ning iga säästetud kilogramm ja gramm magnetmaterjali aitab sellele eesmärgile lähemale jõuda.
