UNSW團隊打造新型IPMSM高速電機:機械結構大增強原型轉速達十萬
韓國最長的鐵路橋的形狀,讓澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)的工程師受到了啟發,最終設計出了一種新穎的高速電機。CleanTechnica 報導稱,這款內置永磁同步電機(IPMSM)原型已達成10 萬RPM 的轉速,創下了新的世界紀錄。此外對於電動汽車行業來說,這類新電機有望成為其牽引驅動的新選擇。
據悉,這項新技術由新南威爾士大學電氣工程與電信學院的副教授Rukmi Dutta 和Guoyu Chu 博士牽頭研發。
該團隊稱,IPMSM 電機在其轉子中嵌入了磁鐵,通過產生強大的扭矩而擴大速度範圍。
然而現有IPMSM 的機械強度較低,因其轉子中的鐵橋很薄,這限制了它們所能達成的最大速度。
好消息是,该校研究团队已经申请了一种新颖的转子拓补专利。除了显著提升稳健性,还减少了每单位功率输出所需的稀土材料数量。
新設計基於韓國雙系拱結構Gyopo 鐵路橋的工程特性,以及基於符合曲線的機械應力分佈技術。
最終該IPMSM 電機實現了讓人印象深刻的近每公斤7 kW 功率密度,可極大地增強電動汽車的性能。
Guoyu Chu 博士補充道,幾乎每家電動汽車治安傲視都在嘗試開發高速電機,畢竟物理定律的性質允許其縮小機器的尺寸。
得益於更小的機器、更輕的重量、以及更低的能耗,車輛的續航里程也可進一步提升。
若是以特斯拉為代表的製造商想要運用這套電機,規格修改也只需耗費大約6~12 個月。
最後,Guoyu Chu 博士熱情地回答瞭如下問題。
首先是(1)與當前的EV 電機相比,IPMSM 可為每次充電增加多少續航里程?
我們相信,通過EV 應用擴展和優化電機設計,預計IPMSM 可較市售產品輕10~20%、且效率提升2~5% 。
同時逆變器也可受益於高速而變得更輕更小,重量減輕與能效的提升有望將續航延長5~10% 。
其次是(2)除釹元素外,IPMSM 還減少了對哪些稀土礦物的需求?
新型高速電機技術有助於減少特定功率所需的永磁體的總體積,因而有助於減少高能永磁體中整體稀土和關鍵礦物的使用。若将钐钴(SmCo)磁铁用于电机,新技术可显著降低对这两种元素的使用率 —— 其中钐是一种稀土矿物,而钴也是一种需求量相当大的关键矿物。
然後是(3)與現有EV 電機相比,IPMSM 的預期壽命有何優勢?
得益于转子结构的显著增强,IPMSM 高速电机的机械安全系数可达市售 EV 电机的 1.5 – 2 倍。
有鑑於此,我們預計IPMSM 高速電機的使用壽命會更長。