Il motore sincrono a magneti permanenti per interni più veloce al mondo

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La forma del ponte ferroviario più lungo della Corea del Sud ha ispirato gli ingegneri dell'Università del Nuovo Galles del Sud a progettare un nuovo motore ad alta velocità. Il prototipo di motore sincrono a magnete permanente interno (IPMSM) ha raggiunto velocità di 100.000 giri/min, rendendolo il motore sincrono a magnete permanente interno più veloce al mondo. I motori IPMSM sono utilizzati negli azionamenti di trazione dei veicoli elettrici.

Rukmi Dutta, professore associato dell'Università del Nuovo Galles del Sud; Guoyu Chu.

La nuova tecnologia è stata sviluppata da un team guidato dal professore associato Rukmi Dutta e dal dottor Guoyu Chu della Scuola di ingegneria elettrica e telecomunicazioni dell’Università del New South Wales.

"Un motore di tipo IPMSM ha magneti incorporati all'interno dei suoi rotori per creare una forte coppia per un intervallo di velocità esteso. Tuttavia, gli IPMSM esistenti soffrono di una bassa resistenza meccanica a causa dei sottili ponti di ferro nei loro rotori, che limitano la loro velocità massima. Ma il team UNSW ha ha brevettato una nuova topologia del rotore che migliora significativamente la robustezza, riducendo allo stesso tempo la quantità di materiali di terre rare per unità di produzione di energia", afferma il team.

"Il nuovo design si basa sulle proprietà ingegneristiche del ponte ferroviario Gyopo, una struttura ad arco a doppio legame in Corea del Sud, nonché su una tecnica di distribuzione dello stress meccanico basata su una curva composta."

L'impressionante densità di potenza del motore, pari a circa 7 kW per chilogrammo, offre potenzialmente prestazioni migliori per i veicoli elettrici in cui il peso è estremamente importante.

"Ogni produttore di veicoli elettrici sta cercando di sviluppare motori ad alta velocità e il motivo è che la natura della legge della fisica consente quindi di ridurre le dimensioni di quella macchina. E con una macchina più piccola, pesa meno e consuma meno energia e quindi questo dà al veicolo una maggiore autonomia", afferma il Dr. Chu.

"Se un produttore di veicoli elettrici, come Tesla, volesse utilizzare questo motore, credo che ci vorrebbero solo dai 6 ai 12 mesi per modificarlo in base alle sue specifiche."

Il Dr. Chu ha gentilmente risposto ad ulteriori domande per CleanTechnica:

1. Quale sarebbe l'autonomia maggiore stimata per carica rispetto agli attuali motori EV?

"Crediamo che se ridimensioniamo e ottimizziamo la progettazione del motore per le applicazioni EV, si prevede che sarà del 10%–20% più leggero e del 2%–5% più efficiente rispetto ai motori utilizzati nei veicoli elettrici esistenti. L'inverter trarrà vantaggio anche dall'alta velocità e diventeranno più leggeri e più piccoli. Il peso ridotto e l'efficienza migliorata contribuiranno ad aumentare l'autonomia: la stima approssimativa è di circa il 5%-10% più lunga."

2. Quali minerali delle terre rare sarebbero necessari in quantità inferiori oltre al neodimio?

"La tecnologia dei motori ad alta velocità UNSW può aiutare a ridurre il volume totale di magneti permanenti necessari per fornire una potenza specifica. Pertanto, può aiutare a ridurre l'uso complessivo di terre rare e minerali critici nei magneti permanenti ad alta energia. La nostra tecnologia può aiutare a ridurre l'uso di samario e cobalto se per il motore vengono utilizzati magneti SmCo. Il samario è un minerale delle terre rare e il cobalto è un minerale critico molto richiesto.

3. Quanto tempo dovrebbe durare un motore di questo tipo rispetto agli attuali motori per veicoli elettrici?

"Poiché il motore ad alta velocità UNSW ha una struttura del rotore notevolmente rinforzata, potrebbe raggiungere un fattore di sicurezza meccanica 1,5-2 volte superiore rispetto agli attuali motori EV. Di conseguenza, dovrebbe essere meccanicamente più robusto e dovrebbe avere una durata di vita più lunga. "

Bene, Elon, spero che tu provi questo nuovo motore!

David Waterworth è un insegnante in pensione che divide il suo tempo tra prendersi cura dei suoi nipoti e cercare di assicurarsi che abbiano un pianeta su cui vivere. È da tempo su Tesla [NASDAQ:TSLA].

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