Le moteur synchrone à aimant permanent intérieur le plus rapide au monde

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La forme du plus long pont ferroviaire de Corée du Sud a inspiré les ingénieurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud à concevoir un nouveau moteur à grande vitesse. Le prototype de moteur synchrone à aimant permanent intérieur (IPMSM) a atteint des vitesses de 100 000 tr/min, ce qui en fait le moteur synchrone à aimant permanent intérieur le plus rapide au monde. Les moteurs IPMSM sont utilisés dans les entraînements de traction des véhicules électriques.

Rukmi Dutta, professeur agrégé à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud ; Guoyu Chu.

La nouvelle technologie a été développée par une équipe dirigée par le professeur agrégé Rukmi Dutta et le Dr Guoyu Chu de l'école de génie électrique et de télécommunications de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud.

"Un moteur de type IPMSM a des aimants intégrés dans ses rotors pour créer un couple élevé pour une plage de vitesse étendue. Cependant, les IPMSM existants souffrent d'une faible résistance mécanique en raison de ponts de fer minces dans leurs rotors, ce qui limite leur vitesse maximale. Mais l'équipe de l'UNSW a a breveté une nouvelle topologie de rotor qui améliore considérablement la robustesse, tout en réduisant la quantité de terres rares par unité de production d'énergie », déclare l'équipe.

"La nouvelle conception est basée sur les propriétés techniques du pont ferroviaire de Gyopo, une structure à double arc en Corée du Sud, ainsi que sur une technique de répartition des contraintes mécaniques basée sur des courbes composées."

L'impressionnante densité de puissance du moteur d'environ 7 kW par kilogramme offre potentiellement des performances améliorées pour les véhicules électriques où le poids est extrêmement important.

"Chaque fabricant de véhicules électriques essaie de développer des moteurs à grande vitesse et la raison en est que la nature de la loi de la physique vous permet alors de réduire la taille de cette machine. Et avec une machine plus petite, elle pèse moins et consomme moins d'énergie et donc qui donne au véhicule une plus grande autonomie », explique le Dr Chu.

"Si un constructeur de véhicules électriques, comme Tesla, voulait utiliser ce moteur, je pense qu'il ne faudrait que 6 à 12 mois pour le modifier en fonction de ses spécifications."

Le Dr Chu a aimablement répondu à des questions supplémentaires pour CleanTechnica :

1. Quelle serait l'augmentation estimée de l'autonomie par charge par rapport aux moteurs EV actuels ?

"Nous pensons que si nous adaptons et optimisons la conception du moteur pour les applications EV, il devrait être 10 % à 20 % plus léger et 2 % à 5 % plus efficace que les moteurs utilisés dans les EV existants. L'onduleur bénéficiera également de la vitesse élevée et devenir plus léger et plus petit. Le poids réduit et l'efficacité améliorée contribueront à une portée étendue - l'estimation approximative est d'environ 5% à 10% plus longue.

2. Quels minéraux de terres rares seraient nécessaires en plus petites quantités autres que le néodyme ?

"La technologie de moteur à grande vitesse UNSW peut aider à réduire le volume total d'aimants permanents requis pour fournir une puissance spécifique. Ainsi, elle peut aider à réduire l'utilisation globale de terres rares et de minéraux critiques dans les aimants permanents à haute énergie. Notre technologie peut aider à réduire l'utilisation de samarium et de cobalt si des aimants SmCo sont utilisés pour le moteur. Le samarium est un minéral de terres rares et le cobalt est un minéral critique très demandé.

3. Combien de temps un tel moteur devrait-il durer par rapport aux moteurs EV actuels ?

"Parce que le moteur à grande vitesse UNSW a une structure de rotor considérablement renforcée, il pourrait atteindre un facteur de sécurité mécanique 1,5 à 2 fois plus élevé que les moteurs EV actuels. Par conséquent, il devrait être plus robuste mécaniquement et avoir une durée de vie plus longue. "

Eh bien, Elon, j'espère que vous essayez ce nouveau moteur !

David Waterworth est un enseignant à la retraite qui partage son temps entre s'occuper de ses petits-enfants et essayer de s'assurer qu'ils ont une planète sur laquelle vivre. Il est long sur Tesla [NASDAQ:TSLA].

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