新的高速电机为电动汽车提供了更好的功率密度

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新南威尔士大学的工程师制造了一种新的高速电机，有可能增加电动汽车的续航里程。

IPMSM型电机原型的设计灵感来自韩国最长的铁路桥的形状，并实现了每分钟10万转的速度。

这款新型电机实现的最大功率和速度已成功超过并翻了一番现有的层压IPMSM（室内永久磁同步电机）高速记录，使其成为有史以来使用商业化层压材料制造的最快的IPMSM。

最重要的是，电机能够产生非常高的功率密度，这有利于电动汽车减轻整体重量，从而增加任何给定电荷的续航里程。

这项新技术由Rukmi Dutta副教授和Dr.领导的团队开发。新南威尔士大学电气工程与电信学院的郭宇朱是对现有IPMSM的改进，这些IPMSM主要用于电动汽车的牵引驱动。

IPMSM型电机在其转子中嵌入了磁铁，为延长速度范围创造强大的扭矩。然而，由于转子中有薄铁桥，现有的IPMSM的机械强度较低，这限制了它们的最大速度。

但新南威尔士大学团队已经申请了一个新的转子拓扑的专利，该拓扑结构显著提高了鲁棒性，同时也减少了单位发电量的稀土材料数量。

连接未来

新设计基于韩国双连杆拱结构Gyopo铁路桥的工程性能，以及基于复合曲线的机械应力分布技术。

电机令人印象深刻的功率密度可能会为重量极其重要的电动汽车提供更好的性能。

电动汽车的趋势之一是让电动机以更高的速度旋转。

每个电动汽车制造商都在尝试开发高速电机，原因是物理定律的性质允许你缩小该机器的尺寸。使用较小的机器，它的重量更轻，消耗的能量更少，因此这使车辆的续航里程更长。

“通过这个研究项目，团队试图实现绝对最大速度，他们记录了每分钟超过10万转，峰值功率密度约为每公斤7千瓦。

对于电动汽车电机，实际上会稍微降低速度，但这也会增加其功率。他们可以扩展和优化，以便在给定范围内提供功率和速度——例如，最大速度约为18000转/分的200kW电机，非常适合电动汽车应用。

“如果像特斯拉这样的电动汽车制造商想使用这台电机，那么根据他们的规格修改它只需要大约6到12个月。

研究团队有自己的机器设计软件包，可以输入速度或功率密度的要求，并运行系统几周，它为我们提供了满足这些需求的最佳设计。

新的IPMSM原型电机是使用新南威尔士大学团队自己的人工智能辅助优化程序开发的，该程序评估了一系列不同物理方面的设计，即电气、磁性、机械和热。

该计划评估90个潜在设计，然后选择最好的50%选项来生成新的设计范围等，直到达到最佳效果。最后的电机是程序分析的第120代。

除了电动汽车，该电机还有许多其他潜在的应用。其中之一是大型供暖、通风和空调（HVAC）系统，这些系统需要高速压缩机使用一种新型制冷剂，从而显著减少对全球变暖的影响。

它还可用于航空和机器人行业高度要求的高精度数控机床。新南威尔士大学高速电机技术可以允许这种高精度数控机床以最小直径进行铣削或钻孔。

另一个应用是作为飞机发动机内的IDG（集成传动发生器），为飞机系统提供电力。

新南威尔士大学团队的新电机也比现有技术具有显著的成本优势，并使用较少的稀土材料，如钕。

大多数高速电机使用套管来加固转子，套管通常由钛或碳纤维等高成本材料制成。套筒本身非常昂贵，也需要精确安装，这增加了电机的制造成本。

该转子具有非常好的机械坚固性，所以我们不需要那个套管，这降低了制造成本。我们只使用大约30%的稀土材料，这包括大幅降低材料成本——从而使我们的高性能电机更环保、更实惠。

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