世界目前最快電動機造出每分鐘十萬轉，未來可解決電動汽車續航難題
科技日報北京9月19日電 (記者張夢然)據澳大利亞新南威爾士大學網站報道，該校研究人員開發出一種新型電動機，可實現每分鐘100000次的轉速。新設計實現的高功率密度可幫助減輕電動汽車重量，從而增加續航里程。
藝匠商城： 9 月 20 日消息，新南威爾士大學悉尼分校的研究人員近日開發了一種新的電動馬達，每分鐘可以轉 100,000 圈。該大學在一份新聞稿中表示，這種新設計所實現的高功率密度可以幫助減輕電動汽車（EV）的重量，從而增加其續航能力。
電動車制造商一直在尋找方法來解決他們的汽車的續航焦慮問題，其中一個辦法是增加電池組的尺寸，不過這同時也會增加車輛的重量，帶來更多的問題需要解決。
另一個辦法是降低電動馬達的重量，要達到這個目的就要提高其速度。一個高速旋轉的電機可以縮小尺寸，這不僅可以減少其重量，還可以減少其能源消耗，當應用于電動車時，就能幫助提高其續航能力。
傳統的被用于電動汽車的內置式永磁同步電機（IPMSM），在其轉子中嵌入磁鐵以達到強大的扭矩。然而，其鐵橋的低機械強度限制了其最大速度。新南威爾士大學悉尼分校的研究人員使用了一種新的轉子拓撲結構，不僅提高了電機的堅固性，而且還將生產電機所需的稀土材料減少了 70% 之多。
新南威爾士大學的研究人員還使用了一個人工智能（AI）輔助的優化程序，該程序評估了電氣、磁性、機械和熱等廣泛的方面，以優化電動馬達的設計。該程序是內部開發的，它評估了 90 個設計，然后選擇其中前 50% 的設計來生成新的設計，反復進行，直到達到理想的最佳狀態。研究人員使用的最終電機是該程序分析的第 120 代。
新聞稿中稱，最終得到的電動機絕對最高速度達每分鐘 10 萬轉，峰值功率密度達每公斤 7 千瓦，這也是現有內置式永磁同步電機最高轉速紀錄的兩倍。
IT之家了解，研究人員稱，如果這款電動機用于電動車電機，會在一定程度上降低其轉速，目的是增加其功率，例如，一個 200kW 的電機，最大轉速約為 18,000rpm，完全適合電動汽車的應用。
除了電動車，該電機還可用于使用高速壓縮機的大型供暖、通風和空調（HVAC）系統，以及高精度數控機床。該電機還可以部署在飛機發動機內部，作為集成驅動發電機（IDG），為電氣系統提供動力。
研究人員相信，他們的電機可以迅速商業化，比我們預期的更快地推向市場。研究人員稱：“如果像特斯拉這樣的電動汽車制造商想要使用這種電機，那么我相信只需要大約 6 到 12 個月的時間就可以根據他們的規格進行修改。”
世界各地電動汽車制造商一直在尋找解決電池供電車輛的續航里程難題。其中一種選擇是增加電池組的尺寸，但這同時增加了車輛重量，產生更多需解決的問題。另一種選擇是減輕電動機的重量，高速旋轉的電機可縮小尺寸，這不僅能減輕重量，還可降低能耗，可增加相同電池組的電動汽車續航里程。
電動汽車牽引驅動中使用傳統內置式永磁同步電機(IPMSM)，其將磁鐵嵌入轉子中以產生強大的扭矩。現有的IPMSM由于轉子中的薄鐵橋而遭受低機械強度的影響，這限制了它們的最大速度。研究人員使用了一種新的轉子拓撲結構，不僅提高了電機的穩健性，而且還將生產電機所需的稀土材料減少了70%。
新南威爾士大學研究人員使用人工智能輔助優化程序，評估了電、磁、機械和熱等各方面性能以優化電動機設計。
團隊對90種設計方案進行了評估，然后選擇其中前50%來生成新設計，并重復迭代過程，直到達到所需的最佳效果。最后一個電機設計是該程序分析的第120代，最終實現了每分鐘100000轉的絕對最大速度和每公斤7千瓦的峰值功率密度，是現有層壓IPMSM高速記錄的兩倍，成為有史以來最快的IPMSM。
除電動汽車外，該電機還可用于使用高速壓縮機以及高精度數控機床的大型供暖、通風和空調系統，或作為集成驅動發電機部署在飛機發動機內部，為電氣系統提供動力。
新電機與現有技術相比還具有顯著的成本優勢，大多數高速電機使用套筒來加強轉子，該套筒通常由鈦或碳纖維等高成本材料制成。而新轉子具有非常好的機械堅固性，因此不需要套筒，且只使用約30%的稀土材料，成本大幅降低，從而使高性能電機更加環保和實惠。
每個電動車制造廠家都在嘗試開發高速電機。電機輸出的功率等于轉速乘以扭矩，當轉速足夠高，扭矩便可以小一些。此次電機的設計，借用了人工智能的力量。他們評估了90個設計方案，選擇了更有潛力的幾十種方案生成設計并迭代，最終研制出最快電機。當然，在真正應用時，并不需要達到這樣的高速，可以調整到適合的功率和速度。研究負責人也表示，根據廠商要求對電機進行適應性調整，也只需要半年到一年的時間。這似乎是一項離應用并不太遙遠的成果。
源文件：世界目前最快電動機造出每分鐘十萬轉，未來可解決電動汽車續航難題
http://www.rfcv.cn/Company/433.html
