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 報道稱,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。

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

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。

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,該校研究團隊已經申請了一種新穎的轉子拓補專利。除了顯著提升穩健性,還減少了每單位功率輸出所需的稀土材料數量。

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 博士熱情地回答了如下問題。

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。

若將釤鈷(SmCo)磁鐵用於電機,新技術可顯著降低對這兩種元素的使用率 —— 其中釤是一種稀土礦物,而鈷也是一種需求量相當大的關鍵礦物。

然後是(3)與現有 EV 電機相比,IPMSM 的預期壽命有何優勢?

得益於轉子結構的顯著增強,IPMSM 高速電機的機械安全係數可達市售 EV 電機的 1.5 – 2 倍。

有鑒於此,我們預計 IPMSM 高速電機的使用壽命會更長。

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