Пластикові двигуни для електронних автомобілів менш важкі
Двигун із пластиковим корпусом, легкий і придатний для масового виробництва: над цим зараз працюють дослідники. Про проект «Електродвигун із безпосереднім охолодженням з інтегрованим легким корпусом», за допомогою якого електронні автомобілі можуть значно схуднути.
Якщо електронні машини стають легшими, двигун також повинен зменшуватись - це можна зробити, наприклад, зробивши його з армованих волокнами пластмас. Особливо у випадку з корпусом, легший матеріал міг замінити важчий метал і, таким чином, зменшити вагу електронних мобільних телефонів. Проблема: На відміну від сталі, наприклад, пластик майже не розсіює тепло. Двигун може швидко перегрітися.
Інститут хімічної технології ІКТ Фраунгофера та Технологічний інститут Карлсруе в даний час представляють рішення для цього - щодо нового типу системи охолодження для електродвигунів. Це повинно зробити привід значно кращим з точки зору щільності потужності та ефективності порівняно з сучасним рівнем техніки.
Проект співпраці називається «Demil», скорочене від «Електричний двигун із безпосереднім охолодженням з інтегрованим легким корпусом», в якому дослідники розробляють концепцію, яка безпосередньо охолоджує статор і ротор. Електродвигун складається з обертового ротора і нерухомого статора. У статорі є намотані мідні дроти, через які протікає струм. Більшість електричних втрат відбувається тут. "Справжнє нововведення нашої концепції полягає в статорі", - говорить Роберт Маертенс, науковець з Fraunhofer ICT.
Плоский провід замінює круглий провід: ось як працює ця концепція
Електродвигуни мають високий ступінь ефективності понад 90 відсотків. Це означає, що значна частина електричної потужності перетворюється на механічну. Решта десять відсотків електричної потужності втрачається у вигляді тепла. Щоб не перегріти двигун, дотепер тепло в статорі направлялося через металевий корпус на охолоджувальну сорочку з холодною водою. У “Демілі” дослідники замінюють круглий дріт на прямокутний плоский дріт, який можна намотати ближче до статора.
Це створило б більше місця для сусіднього охолоджуючого каналу поруч із плоскими проводами. "Завдяки цій оптимізації втрати тепла можуть розсіюватися через внутрішній охолоджуючий канал і більше не повинні транспортуватися через металевий корпус назовні до охолоджувальної сорочки", - пояснює Маертенс. Куртка охолодження в цій концепції більше не потрібна. Крім того, теплова інерція нижча, а двигун також забезпечує більший безперервний вихід. І: охолоджуючи ротор, його теплові втрати також можуть розсіюватися в двигуні.
Легка конструкція: армована волокном термореактивна пластмаса в електродвигуні
Для полегшеної конструкції це означає: Оскільки тепло розсіюється там, де воно генерується, весь двигун, включаючи корпус, може бути виконаний з пластику. Це робить його легшим і легшим у виготовленні, ніж алюмінієвий корпус. Навіть складні геометрії можливі без подальшої обробки - економія витрат і ваги. Потрібний раніше метал, який служив теплопровідником, міг бути замінений на пластик - поганий теплопровідник.
За словами дослідників, вони використовують армовані волокнами термореактивні пластмаси, які характеризуються високою термостійкістю та високою стійкістю до агресивних охолоджуючих рідин. На відміну від термопластів, вони не набрякають при контакті з хімічними речовинами.
Легкий електродвигун: підходить для масового виробництва
За словами дослідників, пластмасовий корпус буде виготовлятись за допомогою автоматизованого процесу лиття під тиском; прототипи виготовлятимуться за час циклу чотири хвилини. Самі статори інкапсулюються теплопровідною формувальною сумішшю з епоксидної смоли, використовуючи процес лиття з перенесенням. Відповідно до їх власних заяв, дослідницька група спроектувала електричний двигун з точки зору його конструкції та виробничих процесів, щоб його можна було виготовляти масово.
Де проект? Структура статора завершена, а концепція охолодження експериментально підтверджена. «Ми використовували електроенергію для введення кількості тепла в мідні обмотки, яке відбуватиметься в реальній роботі відповідно до моделювання. Ми змогли показати, що вже здатні охолодити понад 80 відсотків очікуваних втрат потужності », - говорить Маертенс. Уже існують підходи щодо решти майже 20 відсотків, наприклад, шляхом оптимізації потоку охолоджуючої води. В даний час дослідники збирають ротори, щоб незабаром вони змогли експлуатувати двигун на стенді електротехнічного інституту та перевірити його в реальній експлуатації.