世界目前最快电动机造出每分钟十万转，未来可解决电动汽车续航难题
科技日报北京9月19日电 (记者张梦然)据澳大利亚新南威尔士大学网站报道，该校研究人员开发出一种新型电动机，可实现每分钟100000次的转速。新设计实现的高功率密度可帮助减轻电动汽车重量，从而增加续航里程。
艺匠商城： 9 月 20 日消息，新南威尔士大学悉尼分校的研究人员近日开发了一种新的电动马达，每分钟可以转 100,000 圈。该大学在一份新闻稿中表示，这种新设计所实现的高功率密度可以帮助减轻电动汽车（EV）的重量，从而增加其续航能力。
电动车制造商一直在寻找方法来解决他们的汽车的续航焦虑问题，其中一个办法是增加电池组的尺寸，不过这同时也会增加车辆的重量，带来更多的问题需要解决。
另一个办法是降低电动马达的重量，要达到这个目的就要提高其速度。一个高速旋转的电机可以缩小尺寸，这不仅可以减少其重量，还可以减少其能源消耗，当应用于电动车时，就能帮助提高其续航能力。
传统的被用于电动汽车的内置式永磁同步电机（IPMSM），在其转子中嵌入磁铁以达到强大的扭矩。然而，其铁桥的低机械强度限制了其最大速度。新南威尔士大学悉尼分校的研究人员使用了一种新的转子拓扑结构，不仅提高了电机的坚固性，而且还将生产电机所需的稀土材料减少了 70% 之多。
新南威尔士大学的研究人员还使用了一个人工智能（AI）辅助的优化程序，该程序评估了电气、磁性、机械和热等广泛的方面，以优化电动马达的设计。该程序是内部开发的，它评估了 90 个设计，然后选择其中前 50% 的设计来生成新的设计，反复进行，直到达到理想的最佳状态。研究人员使用的最终电机是该程序分析的第 120 代。
新闻稿中称，最终得到的电动机绝对最高速度达每分钟 10 万转，峰值功率密度达每公斤 7 千瓦，这也是现有内置式永磁同步电机最高转速纪录的两倍。
IT之家了解，研究人员称，如果这款电动机用于电动车电机，会在一定程度上降低其转速，目的是增加其功率，例如，一个 200kW 的电机，最大转速约为 18,000rpm，完全适合电动汽车的应用。
除了电动车，该电机还可用于使用高速压缩机的大型供暖、通风和空调（HVAC）系统，以及高精度数控机床。该电机还可以部署在飞机发动机内部，作为集成驱动发电机（IDG），为电气系统提供动力。
研究人员相信，他们的电机可以迅速商业化，比我们预期的更快地推向市场。研究人员称：“如果像特斯拉这样的电动汽车制造商想要使用这种电机，那么我相信只需要大约 6 到 12 个月的时间就可以根据他们的规格进行修改。”
世界各地电动汽车制造商一直在寻找解决电池供电车辆的续航里程难题。其中一种选择是增加电池组的尺寸，但这同时增加了车辆重量，产生更多需解决的问题。另一种选择是减轻电动机的重量，高速旋转的电机可缩小尺寸，这不仅能减轻重量，还可降低能耗，可增加相同电池组的电动汽车续航里程。
电动汽车牵引驱动中使用传统内置式永磁同步电机(IPMSM)，其将磁铁嵌入转子中以产生强大的扭矩。现有的IPMSM由于转子中的薄铁桥而遭受低机械强度的影响，这限制了它们的最大速度。研究人员使用了一种新的转子拓扑结构，不仅提高了电机的稳健性，而且还将生产电机所需的稀土材料减少了70%。
新南威尔士大学研究人员使用人工智能辅助优化程序，评估了电、磁、机械和热等各方面性能以优化电动机设计。
团队对90种设计方案进行了评估，然后选择其中前50%来生成新设计，并重复迭代过程，直到达到所需的最佳效果。最后一个电机设计是该程序分析的第120代，最终实现了每分钟100000转的绝对最大速度和每公斤7千瓦的峰值功率密度，是现有层压IPMSM高速记录的两倍，成为有史以来最快的IPMSM。
除电动汽车外，该电机还可用于使用高速压缩机以及高精度数控机床的大型供暖、通风和空调系统，或作为集成驱动发电机部署在飞机发动机内部，为电气系统提供动力。
新电机与现有技术相比还具有显著的成本优势，大多数高速电机使用套筒来加强转子，该套筒通常由钛或碳纤维等高成本材料制成。而新转子具有非常好的机械坚固性，因此不需要套筒，且只使用约30%的稀土材料，成本大幅降低，从而使高性能电机更加环保和实惠。
每个电动车制造厂家都在尝试开发高速电机。电机输出的功率等于转速乘以扭矩，当转速足够高，扭矩便可以小一些。此次电机的设计，借用了人工智能的力量。他们评估了90个设计方案，选择了更有潜力的几十种方案生成设计并迭代，最终研制出最快电机。当然，在真正应用时，并不需要达到这样的高速，可以调整到适合的功率和速度。研究负责人也表示，根据厂商要求对电机进行适应性调整，也只需要半年到一年的时间。这似乎是一项离应用并不太遥远的成果。
源文件：世界目前最快电动机造出每分钟十万转，未来可解决电动汽车续航难题
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