Європа прагне виробляти електродвигуни без рідкісних металів та з алюмінієм замість міді.

Європа прагне зменшити свою залежність від критичних сировин для виробництва електромобілів. Німецький інститут Fraunhofer IFAM розпочав проект з розробки нових технологій виробництва електродвигунів, які дозволять обійтися без рідкісних земель та замінити частину міді на алюміній. Ця ініціатива отримує фінансування від Європи та спрямована на зміцнення технологічної незалежності промисловості.

Дослідження проводяться у Дрездені, Німеччина, в рамках проекту SIREN – ініціативи, яка має на меті змінити спосіб виробництва електродвигунів. Його метою є не лише зменшення споживання стратегічних матеріалів, а й розробка більш ефективних з точки зору використання ресурсів систем приводу, компактних та здатних забезпечувати високі характеристики.

Проєкт отримає понад два мільйони євро державного фінансування до кінця 2028 року з Фонду європейського регіонального розвитку та німецької землі Саксонія. За допомогою цих коштів Fraunhofer IFAM створить дослідницьку інфраструктуру, яка дозволить розробляти та виробляти функціональні прототипи з використанням нових матеріалів та промислових процесів.

Ця ініціатива з’являється у момент, коли Європа прагне зменшити свою залежність від іноземних постачальників, особливо щодо рідкісних земель, виробництво та переробка яких сильно концентровані в кількох країнах. До цього додається зростаючий попит на мідь — матеріал, що є ключовим для електрифікації транспорту та промисловості.

Одним із основних напрямків досліджень є розробка електродвигунів, які не потребують магнітів, виготовлених з рідкісних земельних металів. Для досягнення цієї мети дослідники працюють над новими архітектурами високошвидкісних двигунів із релуктансом та двигунів із постійними магнітами на основі феритів.

Останні використовують магнітні матеріали, які дозволяють уникнути використання таких елементів, як неодим чи диспрозій, що є поширеними у певних високопродуктивних електродвигунах. Виклик полягає у створенні конструкцій, здатних забезпечувати високу щільність потужності без залежності від цих стратегічних матеріалів.

Для цього Fraunhofer розробляє нові процеси адитивного виробництва, засновані на синтеруванні — техніці, яка дозволяє виготовляти складні металеві компоненти з порошкових матеріалів. Ця технологія полегшує поєднання різних металів у одній деталі та створення геометрій, які було б важко отримати за допомогою традиційних методів.

Однією з найцікавіших інновацій є багатоматеріальні ламіновані ядра, які поєднують м’які магнітні та немагнітні матеріали. Це рішення відкриває шлях до нових конфігурацій двигунів, особливо корисних для застосувань, які потребують роботи на дуже високих швидкостях.

Друга важлива лінія досліджень спрямована на заміну міді в котушках на алюміній — матеріал, який є легшим та дешевшим. Хоча електропровідність алюмінію нижча, ніж у міді, дослідники прагнуть компенсувати його обмеження за допомогою спеціальних конструкцій, які включають вбудовані канали охолодження.

Це рішення дозволило б покращити термічне управління котушками та створювати двигуни високих характеристик з використанням більш доступних матеріалів. Це особливо цікаво для автомобільної промисловості, де зменшення ваги, витрат та залежності від критичних сировин стало пріоритетом.

Проєкт SIREN не обмежується електромобілями. Його технології також призначені для авіаційних застосувань, наземних та підводних транспортних засобів, а також для різних промислових цілей, які потребують компактних, потужних та надійних двигунів.

Fraunhofer планує розробити всю технологічну ланцюгову структуру — від дослідження нових матеріалів до виробництва компонентів та функціональних прототипів. Крім того, інфраструктура буде доступна для співпраці з промисловими компаніями, особливо з малими та середніми підприємствами Саксонії.

Кінцевою метою є те, щоб ці технології можна було перенести у промислове виробництво та сприяти створенню європейської ланцюга постачань, який менше залежатиме від зовнішніх джерел. Наразі це проект досліджень та розробок, але його результати можуть допомогти створити майбутні покоління електродвигунів із меншою кількістю критичних матеріалів та забезпечити Європі більшу промислову автономію.