Sähköinen ajomoottori ilman magneetteja

Saksalainen ajoneuvotekniikan komponenttivalmistaja Mahle on kehittänyt uuden tehokkaan magneeteista vapaan sähkömoottorin ajoneuvoteollisuudelle.

Vahvoissa kiintomagneeteissa tarvitaan harvinaisia maametalleja, joiden saatavuus on kriittinen tekijä ajoneuvojen nykyisille ajomoottoreille. Uusi moottoriratkaisu tekee tuotannosta myös ympäristöystävällisempää ja tuo kustannusetuja.

Uuden moottorin keskeinen piirre on induktiivinen ja siten kontaktiton sähkönsiirto pyörivään roottoriin. Siten magnetoinnin energiansiirto toimii kulumattomasti ja tehokkaasti suurillakin nopeuksilla. Tämä uusi kehitys on myös helposti skaalautuva, joten sitä voidaan käyttää erilaisissa sähköisissä ajoneuvoissa.

"Magneeteista vapaata moottoria voidaan kuvata läpimurroksi, koska se tarjoaa useita etuja, joita ei ole vielä yhdistetty tämäntyyppiseen tuotteeseen", kertoo Martin Berger, Mahlen tutkimuksen ja tekniikan kehityksen johtaja. "Tämän seurauksena voimme tarjota asiakkaillemme erinomaisen tehokkuuden omaavan tuotteen suhteellisen alhaisin kustannuksin."

Valmistajan mukaan moottorin hyötysuhde on yli 95% melkein kaikissa toimintapisteissä.

Kyseessä on sähköisesti indusoitu synkronimoottori, jossa kestomagneetit on korvattu roottorikäämeillä, joihin syötetään energiaa vaihtosähköllä pyörivän muuntajan ja tasasuuntauksen kautta magnetointia tuottamaan. Tällöin sitä voidaan myös säätää toisin kuin kestomagneettiversiota.

Pyörivän muuntajan ilmaraon tuottamaa suurempaa vuotoinduktanssia käytetään hyväksi nollajännitekytkimien (ZVS) kytkentähäviöiden vähentämiseen. Vuotoinduktanssin energiaa käytetään tehopuolijohteiden antokapasitanssien varaukseen kommutointiprosessin aikana. Tämä mahdollistaa puolijohteiden kytkennän lähes nollakohdassa nielu-lähde jännitettä. Tämä on eduksi hyötysuhteelle.

Sähköisen ajojärjestelmän optimaalisen toiminnan kannalta on välttämätöntä mitata roottorin virtaa nopealla näytteenotolla tarkasti suljetulla ohjaussilmukalla. Mahlen kehittämä mittaustekniikka tekee mahdolliseksi pyörivän ja kuumana käyvän järjestelmän tilan seurannan ensiöpuolen elektroniikalla. Tämä poistaa puolestaan tarpeen kalliista mittaussignaalin siirrosta.

Pyörivän muuntajan toisiopuolen elektroniikka koostuu sitten neljän diodin siltasuuntaajasta muuntamassa vaihtovirta sykkiväksi tasajännitteeksi. Roottorikäämityksien korkean induktanssin vuoksi roottorivirta ei muutu rajusti erilaisissa kuormasykleissä mutta dynamiikkaa on riittävästi eri kuormatilanteisiin. Pyörivässä osassa ei siten tarvita tasauskondensaattoreita.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanojohtimista käämit sähkömoottoriin

Hiilinanoputkilla tehostettu kuparijohde