Европа стремится производить электродвигатели без редкоземельных металлов, используя алюминий вместо меди.

Европа стремится снизить свою зависимость от критически важных сырьевых материалов, необходимых для производства электромобилей. Немецкий институт Fraunhofer IFAM запустил проект по разработке новых технологий производства электродвигателей, которые позволят обойтись без редкоземельных металлов и заменить часть меди на алюминий. Эта инициатива финансируется Европой с целью укрепления технологической независимости промышленности.

Исследования проводятся в Дрездене, Германия, в рамках проекта SIREN — инициативы, направленной на изменение способов производства электродвигателей. Его цель — не только сократить потребление стратегических материалов, но и создать более эффективные с точки зрения использования ресурсов, компактные системы привода, способные обеспечивать высокие показатели производительности.

До конца 2028 года проект будет финансироваться из государственных источников на сумму более двух миллионов евро, предоставляемых Европейским фондом регионального развития и немецкой землей Саксония. С помощью этих средств Fraunhofer IFAM создаст исследовательскую инфраструктуру, которая позволит разрабатывать и производить функциональные прототипы с использованием новых материалов и промышленных технологий.

Эта инициатива выходит на фоне стремления Европы снизить свою зависимость от иностранных поставщиков, особенно в отношении редкоземельных металлов, производство и переработка которых сосредоточены в немногих странах. К этому добавляется растущий спрос на медь — важнейший материал для электрификации транспорта и промышленности.

Одним из основных направлений исследований является разработка электродвигателей, которым не потребуются магниты, изготовленные из редкоземельных элементов. Для этого ученые работают над новыми архитектурами высокоскоростных двигателей с низким сопротивлением и двигателей с постоянными магнитами на основе ферритов.

Последние используют магнитные материалы, позволяющие избежать применения таких элементов, как неодим или диспрозий, которые часто встречаются в определенных высокопроизводительных электродвигателях. Задача заключается в создании конструкций, способных обеспечивать высокую плотность мощности без использования этих стратегически важных материалов.

Для этого Фраунхофер разрабатывает новые процессы аддитивного производства на основе спекания — техники, позволяющей изготавливать сложные металлические компоненты из порошковых материалов. Эта технология облегчает сочетание различных металлов в одной детали и создание геометрий, которые было бы трудно получить с помощью традиционных методов.

Одним из самых интересных инноваций являются многослойные мультиматериальные ядра, сочетающие мягкие магнитные и немагнитные материалы. Это решение открывает путь к новым конфигурациям двигателей, особенно полезным для приложений, требующих работы на очень высоких скоростях.

Вторая крупная линия исследований сосредоточена на замене меди в катушках на алюминий — более легкий и дешевый материал. Хотя электропроводность алюминия ниже, чем у меди, исследователи стремятся компенсировать его недостатки с помощью специальных конструкций, включающих встроенные каналы охлаждения.

Такое решение позволило бы улучшить тепловой режим катушек и создавать двигатели высоких характеристик с использованием более доступных материалов. Особенно интересным является этот вариант для автомобильной промышленности, где снижение веса, затрат и зависимости от критически важных сырьевых ресурсов стало приоритетом.

Проект SIREN не ограничивается электромобилями. Его технологии также предназначены для использования в авиационной промышленности, наземных и подводных транспортных средствах, а также в различных промышленных областях, где требуются компактные, мощные и надежные двигатели.

Фраунхофер планирует разработать всю технологическую цепочку — от исследования новых материалов до производства компонентов и функциональных образцов. Кроме того, будет предоставлена инфраструктура для сотрудничества с промышленными компаниями, особенно с малыми и средними предприятиями Саксонии.

Конечная цель — чтобы эти технологии могли быть применены в промышленном производстве и способствовали созданию европейской цепочки поставок, менее зависящей от зарубежных источников. В настоящее время это проект исследований и разработок, но его результаты могут помочь в производстве будущих поколений электродвигателей с меньшим количеством критически важных материалов и повышенной промышленной автономией для Европы.