Die Form der längsten Eisenbahnbrücke in Südkorea hat Ingenieure der University of New South Wales dazu inspiriert, einen neuen Hochgeschwindigkeitsmotor zu entwickeln. Der Prototyp des Innen-Permanentmagnet-Synchronmotors (IPMSM) hat Drehzahlen von 100.000 U/min erreicht und ist damit der weltweit schnellste Innen-Permanentmagnet-Synchronmotor. IPMSM-Motoren werden in Traktionsantrieben von Elektrofahrzeugen eingesetzt.
Universität von New South Wales Associate Professor Rukmi Dutta und Dr. Guoyu Chu.
Die neue Technologie wurde von einem Team unter der Leitung von Associate Professor Rukmi Dutta und Dr. Guoyu Chu von der University of New South Wales School of Electrical Engineering and Telecommunications entwickelt.
„Ein Motor vom Typ IPMSM hat Magnete, die in seine Rotoren eingebettet sind, um ein starkes Drehmoment für einen erweiterten Drehzahlbereich zu erzeugen. Bestehende IPMSM leiden jedoch aufgrund dünner Eisenbrücken in ihren Rotoren unter geringer mechanischer Festigkeit, was ihre maximale Drehzahl begrenzt. Aber das UNSW-Team hat eine neue Rotortopologie patentiert, die die Robustheit erheblich verbessert und gleichzeitig die Menge an Seltenerdmaterialien pro Stromerzeugungseinheit reduziert“, erklärt das Team.
„Das neue Design basiert auf der technische Eigenschaften der Gyopo-Eisenbahnbrückeeine doppelt gebundene Bogenstruktur in Südkorea, sowie eine auf zusammengesetzten Kurven basierende mechanische 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 Natur des physikalischen Gesetzes es Ihnen dann ermöglicht, die Größe dieser Maschine zu verkleinern. Und mit einer kleineren Maschine wiegt sie weniger und verbraucht weniger Energie, was dem Fahrzeug eine größere Reichweite verleiht“, 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, um ihn basierend auf seinen Spezifikationen zu modifizieren.“
Dr. Chu beantwortete freundlicherweise weitere Fragen für CleanTechnica:
1. Wie hoch wäre die geschätzte erhöhte Reichweite pro Ladung im Vergleich zu aktuellen EV-Motoren?
„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 profitiert von der hohen Geschwindigkeit und wird leichter und kleiner. Das reduzierte Gewicht und die verbesserte Effizienz werden zu einer größeren Reichweite beitragen – die ungefähre Schätzung ist etwa 5 % bis 10 % länger.“
2. Welche Seltenerdmineralien außer Neodym würden in geringeren Mengen benötigt?
„Die Hochgeschwindigkeitsmotortechnologie von UNSW kann dazu beitragen, das Gesamtvolumen an Permanentmagneten zu reduzieren, die zur Bereitstellung einer bestimmten Leistung erforderlich sind. So kann es dazu beitragen, die Verwendung von Seltenen Erden und kritischen Mineralien in Hochenergie-Permanentmagneten insgesamt zu reduzieren. Unsere Technologie kann helfen, den Einsatz von Samarium und Kobalt zu reduzieren, wenn SmCo-Magnete für den Motor verwendet werden. Samarium ist ein Seltenerdmineral und Kobalt ist ein stark nachgefragtes kritisches Mineral.“
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 mechanischen Sicherheitsfaktor erreichen, der 1,5- bis 2-mal höher ist als bei aktuellen EV-Motoren. Folglich soll es mechanisch robuster sein und eine längere Lebensdauer haben.“
Nun, Elon, ich hoffe, du probierst diesen neuen Motor aus!
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