韩国最长的铁路桥的形状,让澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的工程师受到了启发,最终设计出了一种新颖的高速电机。CleanTechnica 报道称,这款内置永磁同步电机(IPMSM)原型已达成 10 万 RPM 的转速,创下了新的世界纪录。此外对于电动汽车行业来说,这类新电机有望成为其牵引驱动的新选择。
据悉,这项新技术由新南威尔士大学电气工程与电信学院的副教授 Rukmi Dutta 和 Guoyu Chu 博士牵头研发。
该团队称,IPMSM 电机在其转子中嵌入了磁铁,通过产生强大的扭矩而扩大速度范围。
然而现有 IPMSM 的机械强度较低,因其转子中的铁桥很薄,这限制了它们所能达成的最大速度。
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。
新设计基于韩国双系拱结构 Gyopo 铁路桥的工程特性,以及基于符合曲线的机械应力分布技术。
最终该 IPMSM 电机实现了让人印象深刻的近每公斤 7 kW 功率密度,可极大地增强电动汽车的性能。
Guoyu Chu 博士补充道,几乎每家电动汽车治安傲视都在尝试开发高速电机,毕竟物理定律的性质允许其缩小机器的尺寸。
得益于更小的机器、更轻的重量、以及更低的能耗,车辆的续航里程也可进一步提升。
若是以特斯拉为代表的制造商想要运用这套电机,规格修改也只需耗费大约 6~12 个月。
最后,Guoyu Chu 博士热情地回答了如下问题。
首先是(1)与当前的 EV 电机相比,IPMSM 可为每次充电增加多少续航里程?
我们相信,通过 EV 应用扩展和优化电机设计,预计 IPMSM 可较市售产品轻 10~20%、且效率提升 2~5% 。
同时逆变器也可受益于高速而变得更轻更小,重量减轻与能效的提升有望将续航延长 5~10% 。
其次是(2)除钕元素外,IPMSM 还减少了对哪些稀土矿物的需求?
新型高速电机技术有助于减少特定功率所需的永磁体的总体积,因而有助于减少高能永磁体中整体稀土和关键矿物的使用。
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。
然后是(3)与现有 EV 电机相比,IPMSM 的预期寿命有何优势?
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。
有鉴于此,我们预计 IPMSM 高速电机的使用寿命会更长。