Esiste davvero un "miglior" motore elettrico?
Probabilmente avete sentito la frase "Probabilmente il miglior motore al mondo". - un'interpretazione giocosa del leggendario slogan della birra Carlsberg che ha funzionato per quasi cinque decenni. Ma cosa c'entra la birra con i motori elettrici? Assolutamente nulla, se non per dare vita a una domanda importante: Esiste davvero un progetto di motore "migliore"?
Negli ultimi anni, si è parlato molto di topologie alternative di motori - da flusso assiale a flusso trasversale, anche i cosiddetti "radiale" ognuno dei quali promette di essere superiore densità di potenza e altri vantaggi in termini di prestazioni rispetto alla versione "standard". motore a flusso radiale.
A EquipmakeTuttavia, noi abbiamo una visione diversa: siamo topologia di motore agnostica. Non esiste un motore universale "migliore". Invece, il motore destro dipende interamente dalla applicazione specifica. Ciò che funziona perfettamente in un veicolo elettrico leggero potrebbe non essere ottimale per l'uso aerospaziale, marino o industriale.
I fondamenti delle prestazioni motorie
Nel suo nucleo, il coppia massima di qualsiasi motore a magneti permanenti dipende dalla quantità e dalla qualità dei suoi materiali attivi - il magneti, acciaio elettrico e avvolgimenti in rame o alluminio.
Il più grande balzo in avanti nelle prestazioni dei motori è avvenuto all'inizio degli anni '80 con l'introduzione di Magneti NdFeB (neodimio-ferro-boro)che ha rivoluzionato la densità di coppia. Da allora, la maggior parte dei miglioramenti sono stati incrementali e topologia da sola non può aggirare i limiti di questi materiali.
Un altro fattore chiave è velocità del motore. Il potere è semplicemente coppia moltiplicata per la velocità di rotazioneCiò significa che un motore che gira più velocemente ottiene maggiore potenza specifica con la stessa massa attiva.
Perché il raffreddamento e l'efficienza sono importanti
I picchi di coppia e di potenza fanno bella mostra di sé, ma nel mondo reale ciò che conta di più è coppia continua-il livello di potenza sostenuta che il motore può erogare senza surriscaldarsi.
Qui è dove sistemi di raffreddamento del motore diventano fondamentali. Noi di Equipmake ci concentriamo molto su gestione termica avanzata, perché Un migliore raffreddamento aumenta la potenza continua senza aumentare i costi o il peso.
Anche l'efficienza gioca un ruolo fondamentale. Maggiore efficienza significa:
- Meno calore da gestire,
- Miglioramento dell'autonomia dei veicoli elettrici, e
- Maggiore affidabilità in condizioni difficili.
Motori a flusso radiale: Un cavallo di battaglia collaudato
Pur esplorando varie topologie, la nostra attenzione principale resta rivolta a motori a flusso radiale (RF) in più configurazioni:
- Magnete permanente di superficie (SPM) - compreso Schiera di Halbach e i design convenzionali,
- Disegni a raggiera, e
- Magnete permanente interno (IPM) sistemi.
Rispetto a motori a flusso assiale (AF)I motori RF offrono diversi vantaggi importanti:
- Design del rotore più semplice, abilitando velocità massime più elevate ed eccellente densità di potenza.
- Traferro singolorispetto al doppio traferro dei motori AF, consentendo di migliore utilizzo del flusso.
- Scalabilità più semplicedove l'allungamento della lunghezza del motore può soddisfare requisiti di coppia più elevati senza bisogno di grandi riprogettazioni.
Equilibrio tra costi e prestazioni
Motori IPM sono particolarmente interessanti perché generano sia coppia magnetica e coppia di riluttanza, offrendo coppia più elevata per unità di massa del magnete e costo inferiore rispetto ai progetti SPM puri.
Per applicazioni che inseguono prestazioni di piccotuttavia, Motori SPM-Sia che si tratti di un sistema radiale o assiale, le due topologie non hanno rivali e offrono risultati simili.
Scelta del motore giusto
Il motore "migliore" non è mai legato a una singola specifica. Si tratta di soddisfare un un insieme equilibrato di criteri, tra cui:
- Densità di potenza e di coppia,
- Efficienza sul ciclo di lavoro previsto,
- Costi e scalabilità nella produzione, e
- Durata ambientale per il caso d'uso previsto.
Per questo motivo l'approccio di Equipmake resta flessibile e orientato alle applicazioni. Non esiste una soluzione unica per tutti, ma solo il motore ottimale per il lavoro.
Cosa c'è di nuovo nell'innovazione dei motori
Naturalmente, spesso ci viene chiesto, "Sì, ma qual è la massima densità di potenza che si può raggiungere?".
Abbiamo in corso sviluppi entusiasmanti. La nostra prossima generazione magnete permanente di superficie, motore a flusso radiale Halbach-array è progettato per stabilire nuovi parametri di riferimento in kW/kgspingendo i limiti di densità di potenza ed efficienza. Ulteriori dettagli saranno presto rivelati su CENEX.
E sì, nell'ambito dei progetti a flusso radiale, i dibattiti continuano, come ad esempio se avvolgimenti statorici a spirale veramente superiore alle prestazioni avvolgimenti concentrati. Ma questo è un argomento per un altro giorno... forse meglio discuterne davanti a una birra fresca. Probabilmente.
I punti chiave per ingegneri e OEM
- C'è non esiste un motore "migliore" universale - solo il più adatto a una determinata applicazione.
- Raffreddamento ed efficienza sono fondamentali quanto la coppia e la potenza di picco.
- I motori a flusso radiale rimangono altamente competitivicon una scalabilità comprovata e forti vantaggi in termini di costi.
- Innovazione continua in materiali, tecniche di raffreddamento e avvolgimento sta superando i limiti delle prestazioni in tutte le topologie.