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新南威爾士大學的工程師制造了一種新的高速電機，有可能增加電動汽車的續(xù)航里程。

IPMSM型電機原型的設(shè)計靈感來自韓國最長的鐵路橋的形狀，并實現(xiàn)了每分鐘10萬轉(zhuǎn)的速度。

這款新型電機實現(xiàn)的最大功率和速度已成功超過并翻了一番現(xiàn)有的層壓IPMSM（室內(nèi)永久磁同步電機）高速記錄，使其成為有史以來使用商業(yè)化層壓材料制造的最快的IPMSM。

最重要的是，電機能夠產(chǎn)生非常高的功率密度，這有利于電動汽車減輕整體重量，從而增加任何給定電荷的續(xù)航里程。

這項新技術(shù)由Rukmi Dutta副教授和Dr.領(lǐng)導的團隊開發(fā)。新南威爾士大學電氣工程與電信學院的郭宇朱是對現(xiàn)有IPMSM的改進，這些IPMSM主要用于電動汽車的牽引驅(qū)動。

IPMSM型電機在其轉(zhuǎn)子中嵌入了磁鐵，為延長速度范圍創(chuàng)造強大的扭矩。然而，由于轉(zhuǎn)子中有薄鐵橋，現(xiàn)有的IPMSM的機械強度較低，這限制了它們的最大速度。

但新南威爾士大學團隊已經(jīng)申請了一個新的轉(zhuǎn)子拓撲的專利，該拓撲結(jié)構(gòu)顯著提高了魯棒性，同時也減少了單位發(fā)電量的稀土材料數(shù)量。

連接未來

新設(shè)計基于韓國雙連桿拱結(jié)構(gòu)Gyopo鐵路橋的工程性能，以及基于復合曲線的機械應(yīng)力分布技術(shù)。

電機令人印象深刻的功率密度可能會為重量極其重要的電動汽車提供更好的性能。

電動汽車的趨勢之一是讓電動機以更高的速度旋轉(zhuǎn)。

每個電動汽車制造商都在嘗試開發(fā)高速電機，原因是物理定律的性質(zhì)允許你縮小該機器的尺寸。使用較小的機器，它的重量更輕，消耗的能量更少，因此這使車輛的續(xù)航里程更長。

“通過這個研究項目，團隊試圖實現(xiàn)絕對最大速度，他們記錄了每分鐘超過10萬轉(zhuǎn)，峰值功率密度約為每公斤7千瓦。

對于電動汽車電機，實際上會稍微降低速度，但這也會增加其功率。他們可以擴展和優(yōu)化，以便在給定范圍內(nèi)提供功率和速度——例如，最大速度約為18000轉(zhuǎn)/分的200kW電機，非常適合電動汽車應(yīng)用。

“如果像特斯拉這樣的電動汽車制造商想使用這臺電機，那么根據(jù)他們的規(guī)格修改它只需要大約6到12個月。

研究團隊有自己的機器設(shè)計軟件包，可以輸入速度或功率密度的要求，并運行系統(tǒng)幾周，它為我們提供了滿足這些需求的最佳設(shè)計。

新的IPMSM原型電機是使用新南威爾士大學團隊自己的人工智能輔助優(yōu)化程序開發(fā)的，該程序評估了一系列不同物理方面的設(shè)計，即電氣、磁性、機械和熱。

該計劃評估90個潛在設(shè)計，然后選擇最好的50%選項來生成新的設(shè)計范圍等，直到達到最佳效果。最后的電機是程序分析的第120代。

除了電動汽車，該電機還有許多其他潛在的應(yīng)用。其中之一是大型供暖、通風和空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要高速壓縮機使用一種新型制冷劑，從而顯著減少對全球變暖的影響。

它還可用于航空和機器人行業(yè)高度要求的高精度數(shù)控機床。新南威爾士大學高速電機技術(shù)可以允許這種高精度數(shù)控機床以最小直徑進行銑削或鉆孔。

另一個應(yīng)用是作為飛機發(fā)動機內(nèi)的IDG（集成傳動發(fā)生器），為飛機系統(tǒng)提供電力。

新南威爾士大學團隊的新電機也比現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的成本優(yōu)勢，并使用較少的稀土材料，如釹。

大多數(shù)高速電機使用套管來加固轉(zhuǎn)子，套管通常由鈦或碳纖維等高成本材料制成。套筒本身非常昂貴，也需要精確安裝，這增加了電機的制造成本。

該轉(zhuǎn)子具有非常好的機械堅固性，所以我們不需要那個套管，這降低了制造成本。我們只使用大約30%的稀土材料，這包括大幅降低材料成本——從而使我們的高性能電機更環(huán)保、更實惠。

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