Nadir toprak elementi içermeyen elektrik motoru
(renaultgroup.com)- Elektrik uyarmalı senkron motor (EESM), stator akımının oluşturduğu manyetik alanla rotoru hareket ettirerek bataryadaki elektriği aracın tekerleklerini tahrik eden mekanik enerjiye dönüştürür; mıknatıs ve nadir toprak elementleri kullanmaz
- Otomotiv pazarındaki elektrikli araçların %90’ı mıknatıslı motor kullanırken, Renault Group 2012’den bu yana EESM elektrik motorunu seri olarak pazarlıyor
- Renault Group’un EESM motoru Kangoo Z.E ve Zoe ile başladı; Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech Electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric, Renault 4 E-Tech electric ve diğer modellerde kullanılıyor
- 2027 için planlanan E7A, 200kW güç, 400Nm tork, önceki nesle göre %30 daha küçük boyut, %30 daha düşük karbon etkisi ve yaklaşık %92 verim hedefliyor
- Nadir toprak ve mıknatıs üretiminde Çin’e bağımlılık çok yüksek olduğundan, sargılı rotor tercihi hammaddeye ve mıknatıs üreten ülkelere bağımlılıktan kaçınmaya yönelik stratejik bir seçim haline geliyor
Nadir toprak elementi içermeyen elektrik motorlarının arka planı
- Renault Group, mıknatıssız yani nadir toprak elementi içermeyen elektrik motoru teknolojisinde tarihsel olarak öncü bir şirket olarak konumlandı
- Elektrikli araçların %90’ının mıknatıslı motor kullandığı bir pazarda Renault Group, nadir toprak elementi içermeyen motorlarla farklılaşıyor {p:90}
Elektrik motorlarının başlıca türleri
- Elektrikli araç motoru, piston veya silindir olmadan bataryadaki elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür
- Statorda akım manyetik alan oluşturur ve bu alan rotoru hareket ettirerek aracın tekerleklerini tahrik eder
- Elektrik motorları, teknolojik farklılıkları belirgin olan üç ana aileye ayrılır
-
Kalıcı mıknatıslı senkron motor
- Kalıcı mıknatıslı senkron motor, nadir toprak elementlerinden üretilir ve bugün otomotiv pazarındaki baskın teknolojidir
- Bu teknoloji yüksek verimliliği optimize edilmiş alan gereksinimiyle birleştirir
-
Asenkron motor
- Asenkron motor (ASM), asenkron endüksiyon motoru (IM) olarak da adlandırılır
- Bu teknolojinin verimliliği daha düşüktür; bugün genellikle ön aks üzerindeki yardımcı motor olarak kullanılır
-
Elektrik uyarmalı senkron motor
- Elektrik uyarmalı senkron motor (EESM), biraz daha büyük olmasına rağmen mıknatıssız şekilde yüksek verim sunar
- Bu elektrik motoru nadir toprak elementi kullanmaz
- Renault Group, 2012’de EESM elektrik motorunu seri olarak pazarlamaya başladı ve bu uzmanlık rekabetçi bir elektrik motoru ürün ailesine dönüştü
Renault Group’un saf elektrikli motor ürün gamı
- Renault Group, 2011’den bu yana elektrikli araç alanında öncü şirketlerden biri olarak faaliyet gösteriyor ve EESM teknolojisini seri olarak pazarlama yolunu seçti
-
1. nesil motor
- İlk nesil motor, 2011’de Renault Kangoo Z.E’de ve 2012’de Renault Zoe'de kullanıldı
- Bu motorun parça referans adı 5A idi ve gücü 57 ila 100kW aralığındaydı
- 2020’de bu güç aktarım sisteminin son yükseltmesi Twingo Electric'e uygulandı; referans adı 5AL, gücü ise 60kW idi
-
2. nesil EESM motor
- Renault Group’un 2. nesil EESM motoru, 2021’de 6A referans adıyla üretime girdi
- Renault Megane E-Tech electric, 2022’nin başında yeni motoru ilk kullanan model oldu; 6AM referanslı motor daha küçük, daha hafif ve daha güçlü olup 160kW’a kadar güç üretiyor
- Ardından Renault Scenic E-Tech Electric ve markanın ilk saf elektrikli modeli olan Alpine A290 geldi
- Ekim 2024’te piyasaya çıkan Renault 5 E-Tech electric, 110kW gücünde 6AK elektrik motoruyla geliyor
- Mart 2025’ten itibaren sipariş edilebilen Renault 4 E-Tech electric de 110kW gücünde 6AK elektrik motoruna sahip
- Alpine A390, Eylül 2025’te tanıtılan yeni bir güç aktarım sistemiyle donatıldı; ön aksında Alpine A290 ile aynı 6AM elektrik motoru, arka aksında ise yeni bir çift motorlu yapı yer alıyor
- Alpine A390’ın üç elektrik motoru da Cléon’da üretiliyor; toplam tahmini güç yaklaşık 345kW, yani yaklaşık 470 beygir gücü
2027’de gelecek yeni nesil saf elektrikli EESM motor
- Renault Group mühendisleri, 2021’de E7A adlı 3. nesil EESM tipi elektrik motorunun geliştirilmesine başladı
- Geliştirme aşaması hâlâ sürse de teknik özellikler şimdiden netleşmiş durumda
- E7A, 200kW yani yaklaşık 270 beygir gücü ve 400Nm tork hedefliyor
- E7A, hepsi bir arada mimari sayesinde önceki nesil motordan %30 daha küçük olacak
- E7A, karbon etkisini %30 azaltmayı ve yaklaşık %92 verimliliğe ulaşmayı hedefliyor
- Bu elektrik motoru, şarj süresini kısaltmak için sistem voltajını Renault’nun mevcut ürün gamındaki standart 400V mimariden 800V’a çıkarıyor
Nadir toprak elementi içermeyen motorlar neden daha stratejik bir mesele haline geldi?
- Renault Group, kalıcı mıknatıs yerine sargılı rotor seçerek nadir toprak elementlerine ve mıknatıs üreten ülkelere bağımlılıktan kaçınmak istiyor
- Elektrik motorunda nadir toprak elementi bulunup bulunmaması, bir ayrıntı değil stratejik bir meseledir
- Çin, dünya genelinde kullanılan rafine hafif nadir toprak elementlerinin %85’ini ve ağır nadir toprak elementlerinin %100’ünü üretiyor
- Çin bugün bu hammaddelerin satışını sınırlı tutuyor; kendi iç pazarına ve kalıcı mıknatıs gibi daha yüksek katma değerli ürünlere öncelik veriyor
- Sonuç olarak Çin, küresel üretimin %90’ından fazlasının çıktığı, neredeyse tam bir tekele yakın bir konuma sahip
- Aynı zamanda Çin, dünyanın en büyük elektrikli araç üreticisi konumunda
Cléon, Renault Group’un elektrik motoru fabrikası
- Cléon fabrikası, 2015’ten bu yana Renault Group güç aktarma sistemlerini üretiyor
- Bu tesis, Renault Zoe, Twingo ZE, Kangoo ZE ve Master ZE için elektrik motoru üretiminin başladığı yer oldu
- Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric ve Renault 4 E-Tech electric için motorlar da burada üretiliyor
- Cléon fabrikası 2027’den itibaren yeni nesil 200kW elektrik motorunu üretecek
1 yorum
Hacker News görüşleri
Mıknatıssız elektrik motoru gibi karmaşık bir teknolojiyi tarihsel olarak çığır açıcıymış gibi sunan başlıklar, elektrik makineleri tarihini bilen biri için epey komik
Kalıcı mıknatıs içermeyen motorlar ilk pratik motorlardı ve sargılı rotorlu motorların geçmişi de zaten 100 yılı aşıyor
En büyük motorlar, gereken mıknatıs boyutu yüzünden aşırı pahalı ve tehlikeli hale geldikleri, ayrıca boyutlarına göre güçleri de yetersiz kaldığı için eskiden beri sıkça bu şekilde tasarlanıyordu
Alan bobinleri, akım ve sargıların direnç kaynaklı ısınmasının izin verdiği ölçüde manyetik alan üretebilir, ama nadir toprak mıknatıslarının manyetik alan şiddeti açısından sabit bir üst sınırı vardır
Mıknatıs yoktu ama pile bağlayınca gayet iyi dönüyordu
Bilime meraklı bir çocuk olarak AC'ye bağlarsam daha iyi çalışacağını düşündüm; güç kablosu takıp prize sokunca şiddetle titredi, sonra alev aldı ve annem bundan hiç hoşlanmadı
Büyük jeneratörlerin hepsinde manyetik alan oluşturmak için uyarma bobinleri bulunur ve sonradan yapılan ayarlara kıyasla alanı çok daha verimli biçimde değiştirerek voltajı düzenleme avantajı sağlar
Hem motorlarda hem jeneratörlerde manyetik alan oluşturmak için güç beslemek gerektiğinden verim kaybı vardır, ancak sistem büyüdükçe elektromıknatıs kullanmak pratikte daha verimli hale gelir
Buna nadir toprak minerali kıtlığı da eklenince daha da anlamlı oluyor
Sargıların ve çekirdeğin mekanik dayanımı da bir sınırlayıcıdır; CERN ya da füzyon tesislerindeki süperiletken mıknatıslar için bile bu sınır üst limit olur
Hem statorda hem rotorda endüklenen manyetik alan kullanan motor yapmak başlı başına buradaki yenilik değil
Çünkü endüstriyel motorların önemli bir kısmı zaten kalıcı mıknatıs kullanmıyor
Asıl yenilik muhtemelen bunu anlamlı tork üretirken küçük ve verimli hale getirmek; çünkü %93 verimli elektrik motoru iddiası çoğu zaman 2 kW'lık devasa bir makineyi 400 W'ta çalıştırmanın sonucu çıkıyor
Burada Renault'nun tam olarak ne yaptığını bilen varsa merak ediyorum
BMW de elektrikli araçlar için nadir topraksız motorlar geliştiriyor ve şu an itibarıyla bu konuda çok daha ileride görünüyor
Gücü neredeyse iki kat fazla (maksimum 300 kW'a karşı 160 kW) ve 800V mimarisi kullanıyor
İki şirketin aynı pazar segmentinde olduğunu söylemek zor gibi
O tasarım nadir toprak kullanımına dayanıyor ve en üst düzey yüksek performanslı kalıcı mıknatıslara bel bağlıyor
Yine de Mercedes'in hedef üretim hacmi muhtemelen BMW ya da Renault'dan daha düşük olacaktır
“Mıknatısları kontrol edilebilir mıknatıslarla değiştiriyoruz” ifadesi, otomotiv mühendisliği cümleleri içinde en otomotiv mühendisliği kokanlardan biri olabilir
Bunun fırçalı tip olması ilginç
RC otomobil topluluğunda genelde fırçasız motorların daha üstün olduğu düşünülür, ama elbette orada nadir toprak mıknatıs meselesi var
Teknik olarak fırçalar aşınabilir, ancak 150 bin ila 250 bin mil kadar dayandıklarını söyleyenler de var
Bu motor tasarımı otomotiv alternatörlerine çok benziyor; adeta güç bakımından yaklaşık 100 kat büyütülmüş hali gibi
Fırçalar rotora güç vermek için değil; rotor sonuçta bir mıknatıstır ve fırçaların görevi statora polariteyi ne zaman değiştireceğini bildirmektir
Fırçasız DC motorlarda stator polaritesi, rotor konumunu algılayan ve sürtünen parça içermeyen elektronik devrelerle değiştirilir; bu yüzden ark oluşmaz
Ayrıca stator akım darbeleri ince ayarlanarak geniş bir hız aralığında verim artırılabilir; fırçalı DC motorlar bunu yapamaz
Döner temas noktalarının olmamasından çok, arkın olmaması daha önemlidir
Fırçalı AC motorlarda slip ring gibi döner temaslar vardır ama ideal durumda ark oluşmadığından temas noktaları fırçalı DC motorlardaki kadar hızlı bozulmaz
Yine de rotoru uyarmak gerektiği için büyük akımlar taşırlar
Fırçalı AC motorlar ideal değildir ama bir AC motoru “fırçasız” yapmanın getirisi, DC motordaki kadar büyük değildir
Sonuçta tüm motorların sürekli değişen akıma ihtiyacı vardır; AC/DC motor ayrımı, dışarıdan zaten sinüzoidal AC verilip verilmediği ya da motorun harici DC'yi kendi içinde bir tür AC'ye çevirip çevirmediğiyle ilgilidir
“At the same time, China is also the world's leading producer of electric cars...” gibi bir cümlede profesyonel bir marka şirketinin üç nokta kullanması biraz ilginç
Nadir toprak elementi içermeyen motorun CATL sodyum bataryası ile ne zaman birleşeceğini merak ediyorum
Yakında fiyat savaşı ve menzil savaşı gelecek gibi görünüyor
Ondan önce sodyum bataryalı araçları görme ihtimalimiz düşük
Wh başına ağırlığı daha fazla olduğu için LFP'den belirgin şekilde daha ucuz olması gerekir diye düşünüyorum, ayrıca ömrünün de daha kısa olduğunu sanıyordum
Ancak düzeltmek gerekirse CATL, 15.000 çevrim vaat ediyor gibi görünüyor; bu da genelde 7.000~10.000 çevrim olan LFP'den çok daha uzun
Sodyum batarya fiyatı sert şekilde düşerse, araçlardan önce elektrik şebekesi ve ev tipi batarya çözümlerine girme olasılığı çok daha yüksek görünüyor
Ayrı uyarmalı senkron motorlar (EESM) çoğunlukla Avrupalı OEM'ler olan ZF, MAHLE, Schaffler ve AEM ile bunların Hindistan'daki ortak girişim ortakları Sona Comstar, Sterling ve ilgili OEM'lerin Hindistan iştirakleri tarafından üretiliyor
Son birkaç yılda bunların Çin batarya teknolojisine erişimi ihracat kontrolleri nedeniyle engellendi ve EESM'e yönelmenin büyük nedenlerinden biri de özellikle Çin'in AB'ye nadir toprak ihracat kontrollerine başlamasının ardından Çin dışı bir tedarik zinciri kurmaktı [6]
Ayrıca Çin ve ABD elektrikli araçları, Avrupa'daki ve yakın dönemdeki Hindistan elektrikli araçlarının aksine, çoğunlukla kalıcı mıknatıslı senkron motor (PMSM) kullanıyor
AB, EU Industrial Accelerator Act kapsamında serbest ticaret anlaşması olmayan ülkelerin otomobil ihracatını ve OEM'lerini güçlü biçimde baskı altına alıyor ve Çin de bu yüzden sert tepki verdi [2][3][4][5]
Buna karşılık Japonya ve Güney Kore, AB'nin serbest ticaret anlaşmalı ortakları olduğundan, Idemitsu Kosan'ın seri üretime aldığı katı hal bataryalarını [0][1] ya da LG'nin katı hal bataryasını [7] kullanma ihtimali daha yüksek görünüyor
[0] - https://www.chiyodacorp.com/en/projects/solidelectrolytefaci...
[1] - https://battery-tech.net/battery-markets-news/idemitsu-kosan...
[2] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1361926.shtml
[3] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362200.shtml
[4] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362161.shtml
[5] - https://www.ft.com/content/5903318c-319b-426e-b05d-062f7620f...
[6] - https://www.reuters.com/world/china/eu-lawmakers-rebuke-chin...
[7] - https://blog.lgchem.com/en/2026/03/25_solid_state_battery/
Elektrik uyartımlı senkron makine (EESM) veya sargılı alanlı senkron makinelerin, Kuzey Amerika elektrikli araçlarında ana akım olan içten mıknatıslı kalıcı mıknatıslı senkron makinelere (IPMSM) kıyasla avantajları ve dezavantajları vardır
Avantajları, nadir toprak kalıcı mıknatıslarının fiyat ve tedarik zinciri oynaklığından bağımsız olmaları ve otoyol ağırlıklı sürüş çevrimlerinde en yeni IPMSM'lerden daha yüksek çevrim verimine sahip olabilmeleridir
EESM'ler alan zayıflatma özelliklerinde çok iyidir; orta tork ve yüksek hızda verimleri en iyi olma eğilimindedir, bu yüzden Sınıf 8 kamyonlar veya iki tahrik akslı araçlarda yardımcı motor olarak uygun görünüyorlar
Çıkış torku, rotor sıcaklığı arttıkça mutlaka azalmak zorunda değildir; uygun kontrolle teorik olarak 1 güç faktörüyle çalıştırılıp stator inverterinin kVA değerinin düşürülmesi mümkündür ve stator inverteri arızasında rotorun uyartımını keserek güvenlik avantajı da sağlanabilir
Dezavantajı ise dönen alan sargılarına doğru akım iletmek gerektiğinden fırça ve kayıcı halka kullanmak ya da döner doğrultuculu yüksek frekanslı bir transformatör kullanmak zorunda olunmasıdır; her iki durumda da ek güç elektroniği ve parçalar nedeniyle kalıcı mıknatısların kaldırılmasıyla elde edilen maliyet tasarrufunun bir kısmı ortadan kalkar
Fırça ve kayıcı halkalar rotor yağ püskürtmeli soğutmayla birlikte kullanılırsa ayrı bir sızdırmaz bölme gerekir ve Renault'nun endüktif yüksek frekanslı transformatör yerine fırça ve kayıcı halkaları korumuş olması biraz şaşırtıcıdır
Bu seçimin güç yoğunluğunu sınırlamış olması muhtemeldir
Tork yoğunluğu çok yüksek makinelerde rotor alan sargılarının soğutulması zordur ve yağ püskürtmeli soğutmanın en iyi seçenek olduğu düşünülür
Otomotiv paket boyutlarında IPMSM kadar yüksek azami hıza ulaşmak zordur ve yüksek hızda alan sargılarının hava aralığına doğru itilmesini önleyecek rotor sargısı tutma yapısının tasarımı önemlidir
EESM'lerde alan sargısı uçları ve uyartım sistemi nedeniyle aktif olmayan bölgenin eksenel uzunluğu genellikle IPMSM'den daha uzundur ve verim büyük ölçüde üretilebilir alan sargılarının oluk doluluk oranına bağlıdır
Yüksek performanslı akım ve tork kontrolü de çok daha zordur
Yüksek performanslı EESM'ler onlarca yıldır havacılık-uzay jeneratör uygulamalarında kullanıldı, ancak otomotivdekinden farklı rotor uyartım sistemleri kullandılar
Renault ve tedarikçisi Continental, EESM'nin otomotivde büyük ölçekli seri üretimle ticarileşmesini fiilen sürükledi; şimdi BMW de onları takip etti ve Mahle, ZF gibi çeşitli tedarikçilerin de EESM tasarımları var
GM de 2014'te yüksek frekanslı transformatör uyartım yöntemine sahip çok iyi bir EESM tasarımı yayımlamıştı
Meslektaşlarımla birlikte ABD Enerji Bakanlığı projesi kapsamında birkaç nesil EESM ürettik(https://www.osti.gov/servlets/purl/1837809) ve belirli kullanım alanlarında elektrikli araç tahrik motoru olarak yer bulabileceğini düşünüyorum
Tesla'nın çift motorlu düzeninde ön motorun mıknatıssız tip olduğunu biliyorum
Uyartım alanı yalnızca ek güç gerektiğinde açılır ve seyir hızında ek bir “sürükleme” yaratmaz
Bu söküm videolarından birinde aynı araç içinde ön tahrikte daha ucuz ve daha az verimli IGBT'ler, arka motorda ise daha verimli SiC MOSFET'ler kullanıldığı bile görülüyordu
Sadece kısa süreli hızlanma için gerekiyorsa düşük verim kabul edilebilir
Elektrikli araç menzili konusunda endişe edildiğinde genelde uzun mesafeli yüksek hızlı sürüş menzili düşünülür, bu yüzden bu EESM'nin temel avantajı gibi görünüyor
Bir Renault elektrikli aracım var ve oldukça iyi
Motor teknolojisinin dışında da nispeten hafif, ısı pompası standart ve batarya boyutu da uygun
Bu yüzden Zoe kullanıyorum
Model 3 öncesi Tesla ACIM tahrik ünitesi de mıknatıssız değil miydi?
Yalıtılmış bakır tel demetleri ve onların relüktansını mıknatıs gibi kullandığını sanıyordum