世界各地電動汽車制造商一直在尋找解決電池供電車輛的續(xù)航里程難題。其中一種選擇是增加電池組的尺寸,但這同時增加了車輛重量,產生更多需解決的問題。另一種選擇是減輕電動機的重量,高速旋轉的電機可縮小尺寸,這不僅能減輕重量,還可降低能耗,可增加相同電池組的電動汽車續(xù)航里程?! ?br />
電動汽車牽引驅動中使用傳統(tǒng)內置式永磁同步電機(IPMSM),其將磁鐵嵌入轉子中以產生強大的扭矩?,F有的IPMSM由于轉子中的薄鐵橋而遭受低機械強度的影響,這限制了它們的最大速度。研究人員使用了一種新的轉子拓撲結構,不僅提高了電機的穩(wěn)健性,而且還將生產電機所需的稀土材料減少了70%?! ?br />
新南威爾士大學研究人員使用人工智能輔助優(yōu)化程序,評估了電、磁、機械和熱等各方面性能以優(yōu)化電動機設計?! ?br />
團隊對90種設計方案進行了評估,然后選擇其中前50%來生成新設計,并重復迭代過程,直到達到所需的最佳效果。最后一個電機設計是該程序分析的第120代,最終實現了每分鐘100000轉的絕對最大速度和每公斤7千瓦的峰值功率密度,是現有層壓IPMSM高速記錄的兩倍,成為有史以來最快的IPMSM?! ?br />
除電動汽車外,該電機還可用于使用高速壓縮機以及高精度數控機床的大型供暖、通風和空調系統(tǒng),或作為集成驅動發(fā)電機部署在飛機發(fā)動機內部,為電氣系統(tǒng)提供動力?! ?br />
新電機與現有技術相比還具有顯著的成本優(yōu)勢,大多數高速電機使用套筒來加強轉子,該套筒通常由鈦或碳纖維等高成本材料制成。而新轉子具有非常好的機械堅固性,因此不需要套筒,且只使用約30%的稀土材料,成本大幅降低,從而使高性能電機更加環(huán)保和實惠?! ?br />
【總編輯圈點】
每個電動車制造廠家都在嘗試開發(fā)高速電機。電機輸出的功率等于轉速乘以扭矩,當轉速足夠高,扭矩便可以小一些。此次電機的設計,借用了人工智能的力量。他們評估了90個設計方案,選擇了更有潛力的幾十種方案生成設計并迭代,最終研制出最快電機。當然,在真正應用時,并不需要達到這樣的高速,可以調整到適合的功率和速度。研究負責人也表示,根據廠商要求對電機進行適應性調整,也只需要半年到一年的時間。這似乎是一項離應用并不太遙遠的成果。【編輯:陳文韜】