Китайский аксиальный двигатель может совершить прорыв в электромобилях и робототехнике

Новости МирТесен

Компания Pangoo Power совместно с Нинбоским институтом материаловедения и инженерии Китайской академии наук представила новый аксиальный электродвигатель, демонстрирующий высокую производительность. Его скорость может превышать 18 000 оборотов в минуту, а удельная мощность достигает 25,73 кВт на килограмм.

В качестве основы для новой платформы используется постоянный магнитный материал, разработанный с учетом аксиальной конструкции двигателя. Разработчики утверждают, что данный материал обладает улучшенными магнитными свойствами, высокой устойчивостью к воздействию тепла и повышенной механической прочностью, а также подходит для серийного производства.

В последние годы наблюдается заметный рост интереса к аксиальным двигателям, обусловленный их конструктивными характеристиками. Если в обычных радиальных электродвигателях магнитный поток распространяется от центральной части к периферии, то в аксиальных системах он ориентирован параллельно оси вращения. Это обеспечивает возможность применения дисковой конструкции, что приводит к уменьшению длины двигателя и формированию крутящего момента вблизи внешней границы ротора.

Такое конструктивное решение позволяет достичь большей мощности и крутящего момента при меньшем весе. В связи с этим, аксиальные электродвигатели представляют собой многообещающую технологию для электромобилей, гуманоидных роботов и разрабатываемых электрических летательных аппаратов.

Несмотря на то, что в настоящее время аксиальные двигатели считаются современным решением, концепция эта имеет давнюю историю. Ее корни уходят к ранним исследованиям в области электромоторов, которые проводил Майкл Фарадей в XIX веке. Тем не менее, на протяжении десятилетий эта технология оставалась невостребованной из-за недостатков магнитных материалов, нехватки точности в производственном процессе и несовершенства систем управления электрическими приводами.

Благодаря развитию технологий производства постоянных магнитов, силовой электроники и высокоточной обработки, обстановка претерпела изменения. Эти усовершенствования предоставили инженерам возможность вернуться к давно существующей идее и добиться показателей, которые ранее не были доступны для коммерческих продуктов.

Китайские ученые сообщают, что аксиальная компоновка способна снизить массу и осевую длину двигателя примерно на 50% по сравнению с обычными электрическими моторами той же мощности. Это имеет большое значение для компаний, выпускающих электромобили, поскольку более компактный силовой агрегат позволяет высвободить дополнительное пространство в раме автомобиля, оптимизировать его конструкцию и, возможно, увеличить дальность поездки благодаря улучшенной интеграции всех компонентов.

При создании нового магнитного материала инженеры были нацелены на преодоление ряда трудностей, которые ранее препятствовали повсеместному использованию аксиальных двигателей. Эксперты улучшили состав магнита, добились более точного управления структурой материала на микроуровне и увеличили его способность противостоять воздействию высоких температур. Благодаря этому удалось уменьшить вероятность потери намагниченности при продолжительной эксплуатации на высоких оборотах и при значительных нагрузках.

Такие модификации критически важны для поддержания надёжной работы в экстремальных условиях, где тепловая нагрузка и ухудшение магнитных свойств обычно негативно сказывались на эффективности и сроке службы электродвигателей. Согласно сведениям от создателей, двигатель, предназначенный для серийного производства, обладает удельной мощностью 25,73 кВт/кг и способен функционировать на скоростях, превышающих 18 000 оборотов в минуту. Учёные полагают, что объединение высокой мощности и увеличенной частоты вращения делает данную силовую установку многообещающей для электромобилей, которым необходимы как длительные поездки по трассе, так и частые резкие разгоны.

Появление новой разработки стало возможным благодаря бурному росту китайской индустрии производства электрических силовых установок. Ранее компания Xiaomi Auto представила электромобиль Xiaomi YU7 GT, оснащённый усовершенствованной силовой системой HyperEngine V8S EVO, которая является развитием предыдущей версии V8S. У нового двигателя частота вращения достигает 28 000 оборотов в минуту, а также он оборудован силовым модулем на карбиде кремния собственной разработки, что позволяет увеличить мощность на 5,9 процента. Кроме того, Xiaomi заявила о применении сверхтонких пластин электротехнической стали толщиной 0,15 миллиметра и достижении максимального КПД в размере 98,38 процента.

Китайский сектор электроприводов развивается, что свидетельствует о стремлении к созданию мощных и разнообразных конструкций двигателей. Например, BYD уже внедрила тяговый электродвигатель мощностью 240 кВт, который теперь устанавливают даже на более бюджетные электромобили. Это говорит об общей тенденции рынка к улучшению характеристик силовых агрегатов без значительного увеличения цены электромобилей.