image/svg+xml

Automobil Revue

Technika

Elektromotor Mahle – Elektrická budoucnost

Petr Horák 21.02.2022 12:54

Napětí se na rotor přenáší přes dvojici vinutí oddělenou vzduchovou mezerou. V praxi existují dvě možnosti uspořádání, a sice radiální a axiální

Společnost Mahle, která před sto lety zahájila svoji činnost výrobou pístů pro spalovací motory, vyvíjí synchronní elektromotor bez permanentních magnetů s indukčním přenosem elektřiny do rotoru.

Synchronní elektromotory se ukazují jako výhodnější pro potřeby osobních automobilů. Většinově se ale používá typ s permanentními magnety, protože je na rozdíl od typu s vinutím na rotoru díky absenci choulostivého přenosu napětí ze statoru na rotor spolehlivější. Společnost Mahle ovšem přišla se zajímavým řešením. Elektrickou energii dokáže dostat na rotor pomocí indukce.

Elektromotor Mahle je navržen tak, aby bylo možné jednoduše měnit jeho výkonové parametry. O tento nový typ elektromotoru se zajímají všichni velcí výrobci. Sériově by se měl začít vyrábět nejpozději v roce 2025

Ve čtvrtém letošním vydání jsme podrobněji popsali jednotlivé typy elektromotorů. V současné produkci elektromobilů jednoznačně převažují synchronní elektromotory, které se dále dělí do dvou skupin: s vinutím na rotoru a s permanentními magnety. První jmenované provedení není příliš využívané. Kromě Renaultu Zoe ho z velkých automobilek nasazuje pouze BMW. Obrovskou výhodou tohoto řešení je absence vzácných kovů používaných pro permanentní magnety, což znamená nižší pořizovací cenu a v konečném důsledku také menší ekologickou zátěž i závislost na dodavatelích těchto materiálů. Těch totiž není mnoho. Podle informací společnosti Mahle v současnosti pochází na 83 % světové produkce materiálů potřebných pro permanentní magnety z Číny. Zároveň platí, že je v současnosti recyklováno jen méně než jedno procento vzácných kovů typu neodymu.

Jenže elektromotory s permanentními magnety také mají svou velkou výhodu. Nemusejí vytvářet točivé magnetické pole na rotoru pomocí elektrického napětí, ale spoléhají se na magnety. Právě přenos elektrické energie na rotor, umožňující například u elektromotoru BMW dosáhnout otáček až 17 000 min-1, představuje problém. Je potřeba využít různé sběrné kroužky a kartáče. Vždy se proto dostává v určité míře do hry tření a kde je tření, tam vzniká opotřebení a odpor. Dalším problémem je fakt, že elektrické buzení přenesené na rotor odpovídá jednomu až třem procentům výkonu elektromotoru, a tomu musí být přizpůsobena velikost kontaktní plochy mezi kartáči a sběrnými kroužky. S ohledem na opotřebení je vhodné dělat průměr sběrných kroužků co nejmenší, u strojů s dutým hřídelem a větším průměrem je to ale v podstatě nemožné a velikost kroužků je daná. V takovém případě je optimální návrh kontaktní plochy problematický, případně musí docházet k omezení maximálních otáček. Nicméně BMW u svého motoru slibuje řešení, které vydrží po celou dobu životnosti motoru.

Se zajímavým řešením spojujícím dohromady výhody synchronních elektromotorů s permanentními magnety a s vinutím na rotoru přišla společnost Mahle. Ta vyvinula elektromotor pracující s vnějším buzením rotoru, v němž přenos elektrického napětí na rotor je ale zajištěn pomocí indukce, tedy bezkontaktně. Cílem celého vývoje je alternativa k synchronním elektromotorům s permanentními magnety, která nebude dražší než současné elektromotory s vinutím na rotoru. Zatím se pracuje s výkonem až 140 kW, přičemž jako optimum pro použití v automobilech se berou maximální otáčky přesahující hodnotu 20 000 min-1. Celková účinnost nového elektromotoru činí 95 %.

Napětí se na rotor přenáší přes dvojici vinutí oddělenou vzduchovou mezerou. V praxi existují dvě možnosti uspořádání, a sice radiální a axiální

Hlavním prvkem nově vyvíjeného elektromotoru je transformátor zajišťující bezkontaktní přenos elektrické energie ze stacionární na rotující část elektromotoru. Podobně jako například u systému bezdrátového nabíjení telefonů zde existuje dvojice vinutí oddělená vzduchovou mezerou. Pracuje se se dvěma variantami uspořádání, a sice s axiálním a radiálním. Využíván je křehký feritový materiál. Právě kvůli zvýšení odolnosti nemá řešení společnosti Mahle dvě samostatné části, ale celý transformátor je uložen v jednom celku upevněném na statoru. Na pohled se tedy může zdát, že se vůbec netočí. Uvnitř se může otáčet pouze sekundární vinutí transformátoru. S ohledem na maximálně kompaktní konstrukci je otáčející se část vyrobena ve formě planárního (plochého) vinutí na tištěném plošném spoji.

Pro aplikaci indukčního přenosu elektrického napětí bylo nutné upravit také měnič obstarávající přeměnu stejnosměrného proudu dodávaného akumulátorem na proud střídavý. Pro optimální provoz je bezpodmínečné nutné znát aktuální stav rotoru při vysoké vzorkovací frekvenci a s vysokou přesností, a tedy použít vhodný měřicí obvod. Kvůli zjednodušení a zlevnění konstrukce není měřicí obvod umístěný na rotoru zatíženém například vysokými teplotami. Společnost Mahle vyvinula techniku umožňující sledovat stav rotující části elektromotoru prostřednictvím elektroniky umístěné na primární, stacionární straně.

Mahle pracuje na různých variantách, jež by přinesly snížení výrobních nákladů. Například provedení s aktivním chlazením rotoru by umožnilo využít levnější části elektroniky, protože nebude nutné využívat materiály odolné proti vysokým teplotám. Snahou je také omezit počet komponent na rotoru, což na jedné straně opět sníží výrobní náklady, ale současně lze tímto dosáhnout i snížení ztrát. A konečně bude další vývoj zaměřen rovněž na zmenšení rozměrů jako takových, a tudíž na omezení celkové spotřeby materiálu. Při vývoji jsou využívány počítačové simulace, což vývoj zrychluje i zlevňuje.

Společnost Mahle chce dotáhnout tento nový typ elektromotoru do sériové výroby během nadcházejících čtyř let. Podle sdělení představitelů společnosti se o tento nový typ elektromotoru zajímají všichni velcí výrobci.

Převzato z časopisu

Fotogalerie

Vstup do diskuze (0)   Tisk Facebook Twitter



Emil Frey Select

Hyundai i40 1.7 CRDi 104kW, NAVIGACE

81 648 km, r. 2017

349.900,- Kč

Ford Kuga 2.0 TDCi 132kW AT TITANIUM 4x4

73 392 km, r. 2016

539.900,- Kč

Kia Rio 1,3 CVVT,CZ,16V

74 597 km, r. 2016

229.900,- Kč

Newsletter

Přejete si odebírat newsletter?



Test

Hyundai Bayon 1.0 T-GDI DCT – Možnost volby

Lukáš Dittrich 13.12.2021 06:32

Hyundai Bayon dostal design plný ostrých hran. Tento crossover na silnici  opravdu nepřehlédnete

Na českém trhu velmi populární typ ix20 se odebral do zaslouženého důchodu a na jeho místo přichází... >>

Více



Technika

Mazda e-Skyactiv-X – Optimalizace

Petr Hanke 18.06.2021 06:46

Mazda e-Skyactiv-X

Mazda po dvou letech přistoupila k modernizaci svého originálního motoru Skyactiv-X, pracujícího v... >>

Více



Další články

  • Gordon Murray OX – Ox: prostě vůl

    Slovo vůl (anglicky ox) už pro nás pomalu nemá ani pejorativní význam. Živého... >>

  • 3D tisk – Nové možnosti

    S rozvojem digitálních technologií se začíná ve vývoji automobilů a výrobě... >>

  • Manoir de l‘automobile – zapomenutý statek

    Ospalé venkovské městečko Lohéac by již dávno upadlo v zapomnění, kdyby na jeho... >>

  • Elektrické přestavby historických vozů – Retro elektro

    Nástup elektromobility neznamená pouze nové elektrické modely velkých... >>

  • Gran Premio Nuvolari 2021 – Viva Italia!

    Gran Premio Nuvolari má všechny znaky nejvýznamnějších světových závodů... >>

  • Opel Corsa (1982–2022) – Cesta k milionům

    Na podzimním autosalonu v Paříži roku 1982 se světu poprvé představil tehdy... >>

  • Formule 1 (2022) – Velké změny

    Pro letošní sezónu formule 1 výrazně přepracované předpisy přinesou radikální... >>

  • Opel 1974: modelová nabídka v českém prospektu

    Prolistujte spolu s námi jedinečný prospekt automobilů Opel z hloubi 70. let.... >>




Menu

  • Novinky |
  • Testy |
    • Představujeme
    • Svezli jsme se
    • Náš test
  • Články |
    • Historie
    • Technika
    • Pro řidiče
    • Motorsport
    • Magazín
    • Fotogalerie
    • Listárna
  • Speciály |
  • Tiskové zprávy |
  • Časopisy |
    • Automobil Revue
    • Trucker
    • Doprava a silnice
  • Bazar |
  • Newsletter |
  • Novinky |
  • Testy |
  • Historie |
  • Pro řidiče |
  • Speciály |
  • Truck/bus |

Newsletter
Předplatné
O nás

Vyhledávání


Automobil Revue

Novinky | Testy | Články | Speciály | Tiskové zprávy | Časopisy | Bazar | Newsletter |

Všechna práva vyhrazena © | 2011 - 2022 Redakce Automotorevue | Mapa stránek | Redakce stránek | Napište nám | Předplatné | RSS | GDPR
design by skop | system by SABRE |