Институт Fraunhofer IFAM занимается исследованиями электродвигателей, использующих меньше критически важных ресурсов.
Институт Fraunhofer IFAM строит в Дрездене новую исследовательскую инфраструктуру для электродвигателей, предназначенную для работы с меньшим количеством критически важных сырьевых материалов. В рамках проекта SIREN рассматриваются, среди прочего, приводы без редкоземельных металлов, а также использование алюминия вместо меди в обмотках.
Проект SIREN занимается изучением мультиматериальных листовых конструкций для новых архитектур электродвигателей.
Источник изображения: Fraunhofer IFAM
В рамках проекта SIREN (Суверенная и универсальная инфраструктура для ресурсно-независимых электроприводов следующего поколения) до конца 2028 года институт Fraunhofer IFAM получит грант в размере более двух миллионов евро. Средства предоставляются землей Саксония и Европейским фондом регионального развития (EFRE).
Цель проекта — создание целостной цепочки аддитивных процессов на основе спекания для разработки и производства электроприводов. Это позволит сочетать различные металлические материалы и создавать геометрии деталей, которые с помощью традиционных методов производства можно изготовить лишь с трудом или вообще невозможно.
Особое внимание уделяется так называемым мультиматериальным листовым пакетам. При этом целенаправленно сочетаются ферромагнитные и немагнитные материалы. На этой основе институт планирует, среди прочего, разработать двигатели с высокой скоростью вращения на принципе релуктанса, а также приводы на постоянных магнитах с ферритным возбуждением. Такие концепции двигателей могут функционировать без редкоземельных металлов.
Другой подход касается электрических обмоток. В рамках этого исследования Fraunhofer IFAM изучает возможность замены меди алюминием. Благодаря интеграции специальных каналов охлаждения планируется улучшить характеристики алюминиевых обмоток, что позволит создавать более мощные электрические приводы.
Алюминий должен заменить медь в обмотках двигателей
Причиной этих исследований является зависимость Европы от критически важных сырьевых ресурсов. Особенно в случае редкоземельных металлов поставки в значительной степени сосредоточены в руках нескольких стран-поставщиков. Медь также приобретает всё большее стратегическое значение по мере усиления электрификации транспорта и промышленности.
Эти исследования дополняют другие подходы к снижению такой зависимости. В рамках европейского проекта NEO-CYCLE институт Fraunhofer IKTS и Технический университет Бергакадемии Фрайберга разрабатывают метод восстановления редкоземельных металлов, таких как неодим, из устаревших магнитов. В то время как там в центре внимания находится переработка, проект SIREN сосредотачивается уже на проектировании двигателей и изучает концепции привода, которые могут функционировать без редкоземельных металлов.
Новая инфраструктура предназначена для охвата всего цикла разработки — от создания материалов, производства сложных компонентов до изготовления функциональных демонстрационных образцов. По данным Fraunhofer IFAM, запланированное сочетание методов в такой форме является уникальным во всей Европе.
Особое внимание уделяется приложениям с высокими требованиями к плотности мощности и объему пространства. Помимо электрических дорожных транспортных средств, институт также упоминает воздушные и подводные аппараты, а также другие промышленные приложения.
В то же время инфраструктура будет использоваться для совместных проектов разработки с компаниями. Особый акцент сделан на предприятиях в области технологий привода, поставщиков комплектующих и технологий спекания. Малые и средние предприятия в Саксонии также должны получить доступ к новым методам производства.