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全球聚焦：研究人員制造出世界上最快的電動(dòng)機(jī) 每分鐘十萬(wàn)轉(zhuǎn)

2022-09-20 08:36:48 來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)

據(jù)澳大利亞新南威爾士大學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，該校研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)每分鐘100000次的轉(zhuǎn)速。新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的高功率密度可幫助減輕電動(dòng)汽車(chē)重量，從而增加續(xù)航里程。世界各地電動(dòng)汽車(chē)制造商一直在尋找解決電池供電車(chē)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(shí)增加了車(chē)輛重量，產(chǎn)生更多需解決的問(wèn)題。

【資料圖】

新南威爾士大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和建造的新電機(jī)是對(duì)現(xiàn)有IPMSM（內(nèi)置永磁同步電機(jī)）的改進(jìn)，IPMSM主要用于電動(dòng)汽車(chē)的牽引驅(qū)動(dòng)。圖片來(lái)源：Guoyo Chu/新南威爾士大學(xué)

另一種選擇是減輕電動(dòng)機(jī)的重量，高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)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(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程。

電動(dòng)汽車(chē)牽引驅(qū)動(dòng)中使用傳統(tǒng)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM），其將磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子中以產(chǎn)生強(qiáng)大的扭矩。現(xiàn)有的IPMSM由于轉(zhuǎn)子中的薄鐵橋而遭受低機(jī)械強(qiáng)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(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅提高了電機(jī)的穩(wěn)健性，而且還將生產(chǎn)電機(jī)所需的稀土材料減少了70%。

新南威爾士大學(xué)研究人員使用人工智能輔助優(yōu)化程序，評(píng)估了電、磁、機(jī)械和熱等各方面性能以?xún)?yōu)化電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。

團(tuán)隊(duì)對(duì)90種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評(píng)估，然后選擇其中前50%來(lái)生成新設(shè)計(jì)，并重復(fù)迭代過(guò)程，直到達(dá)到所需的最佳效果。最后一個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)是該程序分析的第120代，最終實(shí)現(xiàn)了每分鐘100000轉(zhuǎn)的絕對(duì)最大速度和每公斤7千瓦的峰值功率密度，是現(xiàn)有層壓IPMSM高速記錄的兩倍，成為有史以來(lái)最快的IPMSM。

除電動(dòng)汽車(chē)外，該電機(jī)還可用于使用高速壓縮機(jī)以及高精度數(shù)控機(jī)床的大型供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，或作為集成驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)部署在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，為電氣系統(tǒng)提供動(dòng)力。

新電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比還具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)高速電機(jī)使用套筒來(lái)加強(qiáng)轉(zhuǎn)子，該套筒通常由鈦或碳纖維等高成本材料制成。而新轉(zhuǎn)子具有非常好的機(jī)械堅(jiān)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(jī)更加環(huán)保和實(shí)惠。

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