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铝基复合材料可减轻重量并提高电动转子的功率密度达300%

   日期:2019-10-10     来源:JEC    浏览:149    评论:0    
核心提示:铝基复合材料(AMC)可通过提高电动转子的强度和刚度,将功率密度提高2到3倍以及减少质量和惯性来提高混合动力和电动发动机的效率和响应能力。
      铝基复合材料(AMC)可通过提高电动转子的强度和刚度,将功率密度提高2到3倍以及减少质量和惯性来提高混合动力和电动发动机的效率和响应能力。

 

 

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铝基复合材料可减轻重量并提高电动转子的功率密度达300%

如果轴向磁通转子是由铝基复合材料而不是钢制成的:

  • 质量减少了45-73%
  • 整体电动机重量减少了19-25kg(精确的重量减轻取决于轴向磁通电动机的类型)
  • 惯性降低45-73%
  • 功率密度提高225-300%
  • 当以8,000 rpm的速度提供典型转矩时,瞬态响应会改善
  • 强度和刚度的提高意味着15,000 rpm的速度将是可持续的

AMC是一类先进的复合材料,其中的铝用高性能陶瓷增强,适用于预期常规金属接近或超过其性能极限的应用。

由AMC制造商Alvant委托进行的独立研究发现,适用于乘用车的轴向磁通电动机(AFM)的转子是由AMC而不是钢制成的;质量和惯性将减少45%至73%,电动机的整体重量将减少19至25kg。

减轻重量减轻重量
的精确程度取决于轴向磁通电动机的类型。在带有钢芯铁芯的原子力显微镜中,每台电动机的重量减轻了45%。在带有软磁芯的原子力显微镜中,节省了50%;在带有Halbach阵列的AFM中,节省了73%。

这种减轻重量和提高转子速度的能力将功率密度(电动机发展的圣杯)提高了225%至300%。在模拟测试中,当以8,000 rpm的转速提供典型转矩时,瞬态响应也得到改善。由于AMC具有更高的比强度和刚度,Alvant认为15,000 rpm的速度也将是可靠的。

内燃机汽车的电动汽车通常重约125%,因此有必要减轻重量,以增加单次电池充电的续驶里程;对于普通的电动汽车,重量减轻6%可提供3公里的续航里程。随着续航里程的增加,车辆还可以使用更小的电池,从而使电池生产成本降低约300英镑,并且每年降低拥有成本约450英镑。

量身定制的AMC
AMC可以针对刚度,强度,密度,热特性和电特性进行精确定制。通过使用Alvant独特的先进液压成型(ALPF)方法,还可以用这些高性能材料以接近最终形状的制造方法来选择性地增强机械部件的区域。另外,Alvant的材料可以作为离散的插入件以具有成本效益的方式应用于部件中,在该部件中,一系列类似的插入件可以满足性能要求。 

Alvant的商务总监Richard Thompson评论:

对于面对混合动力和电动发动机带来的新工程挑战的汽车制造商来说,这些最新研究结果可能是个好消息。研究数据还确认,AMC比电动机复合材料更适合用于电机轴,动力传动系统,风扇,飞轮,能量回收系统和电池的组件。”

通过发布这些新数据,Alvant确认了由英国研究与创新(UKRI)资助机构的一部分Innovate UK举办的2014年“轻巧,轻巧”研发竞赛的结果。Alvant与GE Aviation,YASA Motors和国家复合材料中心合作进行的研究表明,AMC可以使适用于轿车的轴向磁通电动机的转子重量减轻40%,从而显着提高转子的潜在功率。惯性比,提高发动机效率和响应能力。

除汽车工业外,Alvant相信AMC在其他旋转组件(例如风力涡轮机)方面也具有巨大潜力,在这些领域中,制造商正在寻求效率的提高,旋转动力学以及降低组件惯性的方法。

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标签: 复合材料
 
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