Nový elektromotor s extrémnou hustotou výkonu

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Kompaktný motor generuje výkon 746 kW pri hmotnosti 94 kg.

• Hustota výkonu 8 kW na kilogram prekonáva doterajšie limity.

• Inovácia obsahuje vlásenkové vinutie a priame olejové chladenie.

Výskumníci z inštitútu Fraunhofer IISB navrhli a zostrojili prelomový elektrický motor s extrémnou hustotou výkonu. Toto mimoriadne kompaktné zariadenie dokáže z jednej jedinej jednotky generovať hnací výkon na úrovni 746 kW. Celé toto inovatívne pohonné ústrojenstvo pritom na váhe dosahuje hmotnosť len necelých 94 kg.

Svojimi malými fyzickými rozmermi zariadenie na prvý pohľad pripomína len bežný sud na pivo alebo štandardnú 12,5 kg plynovú fľašu. Rotor tohto stroja bezpečne dosahuje konštrukčnú prevádzkovú rýchlosť až 21 000 otáčok za minútu. Špičková kombinácia týchto technických parametrov zabezpečuje motoru úplne výnimočnú hustotu výkonu 8 kW na kilogram hmotnosti.

Bežné dostupné motory v dnešných sériových elektromobiloch dosahujú hodnoty len v rozmedzí 2 až 4 kW na kilogram. Doterajšie špičkové motory určené pre letectvo pritom technicky narážali na svoju maximálnu hranicu 6 kW na kilogram.

Za týmto skokom vpred stojí integrácia fázového vlásenkového vinutia namiesto tradičného kruhového medeného drôtu. Tento špeciálny dizajn umožňuje inžinierom vtesnať do rovnako obmedzeného priestoru statora podstatne viac vodivej medi. Motor tak dokáže bez strát prenášať vyššie prúdy a produkovať väčšiu silu, pričom si zachováva aj lepšiu mechanickú pevnosť.

Pri extrémne vysokých rýchlostiach však v motoroch prirodzene vznikajú vírivé prúdy, ktoré spôsobujú energetické straty. Odborný tím preto na precíznu stavbu rotora použil prísne špecializovanú elektrotechnickú oceľ s technickým označením NO15. Tieto špeciálne oceľové plechy majú hrúbku iba 0,15 milimetra, čo je len polovica štandardnej hrúbky používanej v priemysle.

Použitie mikrotenkého materiálu zásadne redukuje tvorbu vírivých prúdov vo vnútri bežiaceho stroja. Zvyšné vzniknuté prevádzkové teplo je následne okamžite odvádzané preč prostredníctvom systému priameho chladenia rozprašovaním oleja.

Táto prepracovaná metóda chladí kritické vnútorné komponenty neporovnateľne rýchlejšie ako bežne nasadzované konvenčné vzduchové alebo nepriame kvapalinové chladiče. Pokročilý agregát si vďaka tomu dokáže dlhodobo udržať nepretržitý špičkový výkon bez rizika tepelného poškodenia. 

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Odstránenie hmotnostných a výkonnostných bariér elektromotorov je kľúčovým predpokladom pre zavedenie komerčného elektrického a vodíkového letectva.

Zdroj: techradar.com foto: ChatGPT