3D-печатный электромотор готовится выйти в рекордсмены по удельной мощности

Сотрудничество между британскими компаниями Equipmake и HiETA привело к появлению на свет нового электродвигателя, демонстрирующего рекордные на сегодняшний день энергетические показатели.

Этот электродвигатель, получивший название Ampere, имеет самое высокое отношение вырабатываемой им мощности к его собственному весу, которое составляет 20 кВт на килограмм. Такие впечатляющие показатели были получены за счет использования инновационных технологий промышленной трехмерной печати, что позволило получить высокое значение эффективности охлаждения и уменьшить количество использованных конструкционных и магнитных материалов.

Электродвигатель Ampere способен выдавать пиковую мощность в 220 кВт при скорости вращения 30 тысяч оборотов в минуту. Его собственный вес не превышает 10 килограммов, что обеспечивает показатель плотности мощности в четыре раза больший, чем аналогичный показатель обычных электродвигателей.

Equipmake занимается в основном производством электрических автобусов, хотя уже в текущем году надеется запустить совместно с автомобильной компанией Ariel производство спортивных электромобилей Hipercar, способных разгоняться с нуля до ста километров в час за две с половиной секунды. К следующему же году предприятие готовит новый мотор, обещая представить электродвигатель с самой высокой удельной мощностью.

Электромотор Ampere со спицевой архитектурой и принудительным охлаждением будет весить менее десяти килограмм, но при этом выдавать 220 кВт или 299 лошадиных сил и до тридцати тысяч оборотов в минуту. Удельная мощность мотора, таким образом, будет превышать 20 кВт на килограмм. Для сравнения, показатель тяговых электродвигателей на автомобилях Tesla модели S в базовой комплектации составляет порядка 8,4 кВт/кг (270 кВт при массе в 32 кг), а текущий рекордсмен Equipmake, мотор APM 120R на постоянных самарий-кобальтовых магнитах с прямым масляным охлаждением статора и принудительным охлаждением ротора, выдает почти 9 кВт на килограмм (125 кВт при массе в 14 кг).

Один из секретов снижения массы заключается в аддитивном производстве металлических деталей, что помогает заменять сборки цельными компонентами и снижать расход материалов. 3D-печать компания выбрала ввиду геометрической сложности отдельных деталей, а с изготовлением помогает бристольское бюро аддитивных технологий HiETA. Судя по всему, в производстве используются лазерные порошковые 3D-принтеры за авторством компании Renishaw. Equipmake планирует подготовить первые опытные образцы электродвигателя Ampere к испытаниям в течение двенадцати месяцев.

Ключевым моментом в технологии изготовления электродвигателя Ampere является разработанная компанией HiETA технология выборочного лазерного плавления (Selective Laser Melting, SLM). Эта технология позволяет получать монолитные детали любой сложности и с высокой точностью, которые, в отличие от деталей, полученных при помощи более традиционной технологии выборочного лазерного спекания (Selective Laser Sintering, SLS), состоят из монолитного металла, а не из спекшихся друг с другом крупинок металлического порошка.

Использование технологии SLM позволило уменьшить размеры компонентов системы охлаждения в пять раз. При этом, все эти компоненты интегрированы непосредственно в конструкцию ротора, статора и корпуса электродвигателя без какого-либо ущерба их механической прочности и выполняемой ими основной функции. Это, в свою очередь, дало инженерам пространство для "маневров" и воплощения инновационных конструкторских решений.

Машины-монстры - все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.

https://3dtoday.ru