Der schnellste innenliegende Permanentmagnet-Synchronmotor der Welt

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Die Form der längsten Eisenbahnbrücke Südkoreas hat Ingenieure der University of New South Wales dazu inspiriert, einen neuen Hochgeschwindigkeitsmotor zu entwickeln. Der Prototyp eines innenliegenden Permanentmagnet-Synchronmotors (IPMSM) hat Drehzahlen von 100.000 U/min erreicht und ist damit der schnellste innenliegende Permanentmagnet-Synchronmotor der Welt. IPMSM-Motoren werden in den Fahrantrieben von Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Außerordentlicher Professor der University of New South Wales, Rukmi Dutta; Guoyu Chu.

Die neue Technologie wurde von einem Team unter der Leitung von Associate Professor Rukmi Dutta und Dr. Guoyu Chu von der School of Electrical Engineering and Telecommunications der University of New South Wales entwickelt.

„In den Rotoren eines IPMSM-Motors sind Magnete eingebettet, um ein starkes Drehmoment für einen erweiterten Drehzahlbereich zu erzeugen. Bestehende IPMSMs weisen jedoch aufgrund dünner Eisenbrücken in ihren Rotoren eine geringe mechanische Festigkeit auf, was ihre Höchstgeschwindigkeit begrenzt. Das UNSW-Team hat dies jedoch getan.“ „hat eine neue Rotortopologie patentiert, die die Robustheit erheblich verbessert und gleichzeitig die Menge an Seltenerdmaterialien pro Stromerzeugungseinheit reduziert“, erklärt das Team.

„Der neue Entwurf basiert auf den technischen Eigenschaften der Gyopo-Eisenbahnbrücke, einer doppelt gebundenen Bogenkonstruktion in Südkorea, sowie einer auf zusammengesetzten Kurven basierenden mechanischen Spannungsverteilungstechnik.“

Die beeindruckende Leistungsdichte des Motors von rund 7 kW pro Kilogramm bietet möglicherweise eine verbesserte Leistung für Elektrofahrzeuge, bei denen das Gewicht äußerst wichtig ist.

„Jeder Hersteller von Elektrofahrzeugen versucht, Hochgeschwindigkeitsmotoren zu entwickeln, und der Grund dafür ist, dass die physikalischen Gesetze es dann ermöglichen, die Größe dieser Maschine zu verkleinern. Und mit einer kleineren Maschine wiegt sie weniger und verbraucht weniger Energie und daher.“ Dadurch hat das Fahrzeug eine größere Reichweite“, sagt Dr. Chu.

„Wenn ein Hersteller von Elektrofahrzeugen wie Tesla diesen Motor verwenden wollte, würde es meiner Meinung nach nur etwa 6 bis 12 Monate dauern, ihn entsprechend seinen Spezifikationen zu modifizieren.“

Dr. Chu beantwortete freundlicherweise weitere Fragen für CleanTechnica:

1. Wie groß wäre die geschätzte höhere Reichweite pro Ladung im Vergleich zu aktuellen Elektrofahrzeugmotoren?

„Wir glauben, dass, wenn wir das Motordesign für EV-Anwendungen skalieren und optimieren, es voraussichtlich 10–20 % leichter und 2–5 % effizienter sein wird als Motoren, die in bestehenden EVs verwendet werden. Auch der Wechselrichter wird von der hohen Geschwindigkeit profitieren und leichter und kleiner werden. Das reduzierte Gewicht und die verbesserte Effizienz werden zu einer größeren Reichweite beitragen – die grobe Schätzung liegt bei etwa 5–10 % länger.“

2. Welche Seltenerdmineralien würden außer Neodym in geringeren Mengen benötigt?

„Die Hochgeschwindigkeitsmotortechnologie von UNSW kann dazu beitragen, das Gesamtvolumen der Permanentmagnete zu reduzieren, die zur Bereitstellung einer bestimmten Leistung erforderlich sind. Sie kann also dazu beitragen, den Einsatz seltener Erden und kritischer Mineralien in Hochenergie-Permanentmagneten insgesamt zu reduzieren. Unsere Technologie.“ kann dazu beitragen, den Einsatz von Samarium und Kobalt zu reduzieren, wenn SmCo-Magnete für den Motor verwendet werden. Samarium ist ein seltenes Erdenmineral und Kobalt ist ein kritisches Mineral mit hoher Nachfrage.“

3. Wie lange würde ein solcher Motor im Vergleich zu aktuellen EV-Motoren voraussichtlich halten?

„Da der UNSW-Hochgeschwindigkeitsmotor über eine deutlich verstärkte Rotorstruktur verfügt, könnte er einen 1,5- bis 2-mal höheren mechanischen Sicherheitsfaktor als aktuelle EV-Motoren erreichen. Folglich wird erwartet, dass er mechanisch robuster ist und eine längere Lebensdauer haben sollte.“ "

Nun, Elon, ich hoffe, du probierst diesen neuen Motor aus!

David Waterworth ist ein pensionierter Lehrer, der seine Zeit damit verbringt, sich um seine Enkelkinder zu kümmern und dafür zu sorgen, dass sie einen Planeten zum Leben haben. Er setzt auf Tesla [NASDAQ:TSLA].

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