Исследовательский институт Fraunhofer IFAM занимается разработкой электродвигателей, требующих меньшего количества важных сырьевых материалов.
Институт Fraunhofer IFAM создаёт в Дрездене новую исследовательскую инфраструктуру для электродвигателей, разработанных с учётом меньшего использования критически важных сырьевых материалов. Проект SIREN сосредоточен, среди прочего, на приводах без редкоземельных элементов и на использовании алюминия в качестве замены меди в обмотках.
Проект SIREN изучает многослойные конструкции из различных материалов для новых архитектур электродвигателей.
Изображение: Fraunhofer IFAM
К концу 2028 года институт Fraunhofer IFAM получит более двух миллионов евро в качестве финансирования на проект SIREN (Суверенная и универсальная инфраструктура для электродвигателей следующего поколения, независимых от ресурсов). Средства будут предоставлены Свободным государством Саксония и Европейским фондом регионального развития (ERDF).
Основное внимание уделяется созданию непрерывной цепочки процессов на основе спекания для разработки и производства электродвигателей. Это позволит сочетать различные металлические материалы и создавать геометрии компонентов, которые трудно или невозможно произвести с помощью традиционных методов производства.
Одной из ключевых областей исследований являются так называемые мультиматериальные ламинаты. Они предполагают целенаправленное сочетание мягкомагнитных и немагнитных материалов. Исходя из этого, институт стремится, среди прочего, разработать высокоскоростные релуктансные двигатели и приводы на постоянных магнитах с феритным возбуждением. Такие концепции двигателей могут функционировать без использования редкоземельных элементов.
Другой подход касается электрических обмоток. Здесь Фраунхоферский институт IFAM изучает возможность замены меди на алюминий. Благодаря внедрению специальных каналов охлаждения планируется улучшить свойства алюминиевых обмоток, что позволит создать высокопроизводительные электрические приводы.
Алюминий вместо меди в обмотках двигателей
Предпосылкой для этой работы является зависимость Европы от критически важных сырьевых ресурсов. В частности, поставки редкоземельных элементов в значительной степени сосредоточены в нескольких странах-поставщиках. Медь также приобретает стратегическое значение по мере усиления электрификации транспорта и промышленности.
Эта работа дополняет другие исследовательские подходы, направленные на снижение такой зависимости. В проекте NEO-CYCLE EU институт Fraunhofer IKTS и Технический университет Бергакадемии Фрайберга разрабатывают процесс извлечения редкоземельных элементов, таких как неодим, из устаревших магнитов. В то время как NEO-CYCLE сосредоточен на переработке, проект SIREN начинается с этапа проектирования двигателей, исследуя концепции привода, которые могут функционировать полностью без редкоземельных элементов.
Новая инфраструктура предназначена для охвата всей цепочки разработки — от создания материалов и производства сложных компонентов до создания функциональных образцов. По словам института Fraunhofer IFAM, запланированное сочетание процессов имеет уникальный характер в Европе в такой форме.
Особое внимание уделяется приложениям, требующим высокой плотности мощности и минимального пространства для установки. 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 делается на предприятиях из сфер технологий привода, отрасли поставщиков и технологий спекания. Малые и средние предприятия в Саксонии также получат доступ к новым производственным процессам.