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)汽車重量,從而增加續(xù)航里程。

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)汽車的牽引驅(qū)動(dòng)。圖片來源：Guoyo Chu/新南威爾士大學(xué)

　　世界各地電動(dòng)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(shí)增加了車輛重量,產(chǎn)生更多需解決的問題。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?yán)m(xù)航里程。

　　電動(dòng)汽車牽引驅(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�，F(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優(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%來生成新設(shè)計(jì),并重復(fù)迭代過程,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,成為有史以來最快的IPMSM。

　　除電動(dòng)汽車外,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。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　每個(gè)電動(dòng)車制造廠家都在嘗試開發(fā)高速電機(jī)。電機(jī)輸出的功率等于轉(zhuǎn)速乘以扭矩,當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠高,扭矩便可以小一些。此次電機(jī)的設(shè)計(jì),借用了人工智能的力量。他們?cè)u(píng)估了90個(gè)設(shè)計(jì)方案,選擇了更有潛力的幾十種方案生成設(shè)計(jì)并迭代,最終研制出最快電機(jī)。當(dāng)然,在真正應(yīng)用時(shí),并不需要達(dá)到這樣的高速,可以調(diào)整到適合的功率和速度。研究負(fù)責(zé)人也表示,根據(jù)廠商要求對(duì)電機(jī)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,也只需要半年到一年的時(shí)間。這似乎是一項(xiàng)離應(yīng)用并不太遙遠(yuǎn)的成果。