Необычный электродвигатель: Новый компактный бесколлекторный электродвигатель

Содержание

Новый компактный бесколлекторный электродвигатель | Наука и жизнь

В России запатентован новый электродвигатель необычной шарообразной конструкции. Его первые натурные испытания прошли успешно, двигатель использовался как лодочный мотор. Изобретатели уверены, что в будущем новый высокопроизводительный электродвигатель найдёт широкое применение.

Популярность электромобилей, электроскутеров, промышленных квадрокоптеров и других полезных устройств с электрическим двигателем стремительно растёт. Вместе с ними на рынок приходят всё более совершенные и компактные конструкции электродвигателей, которые способствуют тому, что электротранспорт становится более доступным для населения.

В 2020 году изобретатель Рубен Даниэльевич Меджлумян запатентовал (RU 2 726 153 C1) в России высокопроизводительный бесколлекторный электродвигатель. Он более лёгкий и компактный по сравнению с коллекторными двигателями такой же мощности при том же крутящем моменте на валу. Необычная шарообразная форма обеспечивает эффективное взаимодействие магнитных полей статора и ротора. Автор изобретения – россиянин, а в США эти электродвигатели продаются под торговой маркой «HELV Motors».

Бесколлекторный двигатель с редуктором

В последнее время активно возрос интерес к бесколлекторным или, как их ещё называют, «бесщёточным» двигателям постоянного тока, обеспечивающим более надежную, эффективную и менее шумную работу. В коллекторных двигателях постоянного тока ток передаётся на вращающуюся часть мотора (ротор) с помощью скользящих по коллектору контактов – щёток. Щётки со временем изнашиваются и могут вызвать искрение. Поэтому коллекторный двигатель не следует использовать для работ, где требуется длительный срок эксплуатации и надежность. Конструкция коллектора также увеличивает размеры и массу мотора.

Заявленный компанией двигатель мощностью 60 кВт будет весить не больше 9.7 кг, а диаметр не превысит 22 сантиметров. Скорость вращения топовой модификации двигателя составляет 30 000 оборотов в минуту при напряжении в 400 вольт, а пиковая мощность электродвигателя в линейке продукции – 95 кВт.

В частности, мотор диаметром 119 мм и массой 2.5 кг при мощности электродвигателя 1.5 кВт создаёт крутящий момент на валу 32 кгс при частоте вращения 3 700 оборотов в минуту.

Такие характеристики дают возможность устанавливать его на электромотоциклы, квадрокоптеры и даже на электромобили. Натурные испытания были проведены в 2020 году на реке Волга, где электродвигатель использовался в качестве лодочного мотора.

Лодочный мотор в корпусе

Конструкция электродвигателя выглядит следующим образом. Неподвижная наружная часть двигателя (статор) выполнена в виде сферы, на которую слоями намотаны катушки электромагнитов. Их полюса равномерно смещены относительно друг друга. Для компактности обмотка может быть выполнена из плоского провода в виде ленты, покрытой изоляцией. Ротор выполнен в виде вала с жёстко закреплённым на нём постоянным магнитом, вектор магнитного поля которого ориентирован перпендикулярно валу. Ось симметрии статора совпадает с осью вращения вала. Такая конструкция помимо уменьшения размеров обеспечивает эффективное взаимодействие магнитных полей электромагнитов статора и постоянного магнита ротора, что увеличивает силу взаимодействия и надежность за счет более плавного вращения ротора, особенно при больших оборотах.

Как работает такой бесколлекторный электродвигатель? При подаче напряжения на одну из катушек статора она превращается в электромагнит, который, взаимодействуя с постоянным магнитом ротора, приводит его в движение. По мере поворота ротора питание контроллером переключается поочерёдно на следующую катушку, магнитные полюса которой смещены относительно предыдущей. Это приводит к непрерывному вращению ротора. В случае одной катушки в нужный момент времени производится переключение полярности полюсов электромагнита.

Использование нескольких обмоток обеспечивает бОльшую равномерность вращения. При этом увеличение количества катушек свыше 12 нецелесообразно, поскольку увеличивает массу и размеры мотора без существенного повышения крутящего момента. Конкретное количество катушек выбирается исходя из требований на габариты мотора.

Процесс намотки катушки мотора.

Из-за явления электромагнитной индукции переменное магнитное поле порождает в металлических деталях токи Фуко (вихревые индукционные токи), приводящие к их нагреву и потере энергии. Чтобы уменьшить этот нежелательный эффект, статоры синхронных и асинхронных электрических моторов изготовлены из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа.

Компания «Buddha Energy Inc.» пошла иным путём и разработала корпус статора электродвигателя «HELV Motors» из композитных материалов, что позволило не только убрать эффект токов Фуко, но и уменьшить вес двигателя. Кроме этого, композитный материал статора позволяет легко придавать ему нужную форму без использования дорогостоящего оборудования для обработки металла. Это тоже снижает стоимость электродвигателя.

Любопытно, что идея создания сферического электродвигателя родилась не на базе теоретических изысканий, а на основе экспериментальной проверки взаимодействий магнитных полей ротора и статора. Расчет точного взаимодействия магнитных полей внутри композитов – задача непростая. Но команда проекта нашла свой оригинальный, нестандартный подход. На 3D-принтере был напечатан лабораторный стенд, на котором и проводились испытания нескольких десятков вариантов обмоток статора. В результате был найден вариант, который удерживал ротор наилучшим образом. Всё остальное было делом техники.

3D-модель первого лабораторного стенда

При механическом раскручивании вала извне, например, ветряком, водяной турбиной, двигателем автомобиля или любым другим устройством данный электродвигатель переходит в режим генератора и выдает электроэнергию, которая может быть накоплена или потреблена внешними устройствами.

Компания «Buddha Energy Inc.» пока не предоставила информацию о точной дате старта продаж двигателей «HELV Motors» в России, но есть надежда, что электродвигатели станут доступны на рынке в третьем квартале 2021 года.

E-mail: [email protected]

На правах рекламы

Инжиниринг «СЗЭМО» — инженерные решения и услуги

07.11.2022

USD = 62.0955

EUR = 60.6071

KZT = 13.4826

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель» ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

e-mail: [email protected]

Вход

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель»
ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

+7 (812) 321-79-43

Выберите регион:

8 (800) 550 00 93

Звонок по России бесплатный

Заказать звонок

ООО «СЗЭМО «Инжиниринг»
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель»
ООО «СЗЭМО «Завод Электромашина»

Закрыть

Подробнее

Новинка!

Подробнее

Электродвигатели

Конструктор дополнительных опций (АДЧР)

Выбирай Электродвигатель Правильно!
Конфигуратор

Инженерные решения

Сервисные услуги и цифровые решения

Новости

04. 11.2022

С днем народного единства!

С праздником!

27.10.2022

График работы офисов в ноябре

Важная информация!

Все новости

Как мы работаем

Заявка

Свяжитесь с нами любым удобным для вас способом!

Консультация

Подберем оригинальный электродвигатель или его аналог. Подробно расскажем о технических характеристиках, стоимости, сроках и наличии электродвигателей на складе.

Договор

Заключаем договор с соответствии с требованиями законодательства РФ.

Доставка оборудования

Осуществляем доставку оборудования по всей территории Российской Федерации в том числе и в республику Казахстан.

Монтаж

Осуществляем монтажные работы

Пусконаладка

Осуществляем пусконаладочные работы

Гарантийное обслуживание

Осуществляем гарантийное и пост-гарантийное обслуживание объектов, ремонт.

Заявка

Консультация

Договор

Доставка оборудования

Монтаж

Пусконаладка

Гарантийное обслуживание

Быстро доставляем оборудование на объект

Предлагаем комплексные решения под технические требования

В наличии более 20 000 единиц оборудования, работаем под заказ

Мы поможем Вам подобрать оборудование, которое будет соответствовать Вашим производственным требованиям.

Ждем Ваших звонков и будем рады видеть в наших офисах продаж!

Почему покупают у нас ?

28 лет на рынке!

Широкий ассортимент

Наличие на складе

Сдача проекта в срок

Качество

Профессионализм

Лучшие цены на рынке

2 ГОДА ГАРАНТИИ

Необычные моторы для электромобилей

Том Вилларс

(Вашингтон, округ Колумбия)

Электродвигатель UQM Powerphase EV внутри!

Я заинтересован в инвестировании в UQM и хотел бы услышать ваше мнение об их новом продукте PowerPhase125.

При количестве более 200 000 штук в год они указывают цену в 1418 долларов США за двигатель и контроллер. Я не эксперт, но их спецификация, похоже, решает многие из проблем, которые вы выразили в отношении двигателей постоянного тока. Является ли это жизнеспособной альтернативой массовому производству электромобилей?

Привет, Том —
Это жизнеспособная альтернатива? Да, я думаю, что это так.

Toyota, должно быть, тоже так думала, потому что это тот же самый тип двигателя, который они когда-то ставили на свой электромобиль Rav-4.

Двигатели UQM Powerphase представляют собой бесщеточные двигатели с постоянным магнитом, которые, как я смотрю в спецификации (pdf), обладают качествами двигателя переменного тока, а также качествами двигателя постоянного тока. Кривая крутящего момента выглядит как типичный двигатель тележки для гольфа, но при питании от 300 вольт или около того он ощущается как ракета. Кого волнует, что его максимальная скорость составляет 75 миль в час или около того?

Мне очень, очень нравится то немногое, что я видел до сих пор — например, эта великолепная переделка Lotus Elise с UQM Powerphase 75 внутри. (Разница между 75-м и 125-м в том, что 125-й мощнее, но мотор тот же.)

Что касается вложений, на мой взгляд? Мне очень нравились Phoenix Motorcars и эти аккумуляторы Altair NanoSafe — они не спасли их от банкротства.
Показывает, что я знаю; )

С уважением,
Линн

Нажмите здесь, чтобы прочитать или опубликовать комментарии

Присоединяйся и напиши свою собственную страницу! Это легко сделать. Как? Просто нажмите здесь, чтобы вернуться к Motor Q&A .

Автомобильные электродвигатели с радиальным потоком

Том

(Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия)

Каковы преимущества асинхронных двигателей переменного тока Radial flux ? Из того, что я прочитал, двигатели с осевым потоком имеют более высокий КПД и меньший объем на основе мощности и энергии. Только ли размеры препятствуют их более широкому использованию?

Привет, Том —
Извините, но понятия не имею. Двигатели с осевым потоком, я слышал, что они используются в ступичных двигателях, как показано на видео выше… но я не знаком с двигателями с радиальным потоком.

Вы могли бы обратиться к ребятам из списка обсуждения электромобилей, или, может быть, кто-то еще может прокомментировать?

С уважением,
Линн

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий

Присоединяйся и напиши свою собственную страницу! Это легко сделать. Как? Просто нажмите здесь, чтобы вернуться к Вопросы и ответы по двигателю .

Бесщеточные двигатели постоянного тока

анонимно

(Маленькая Швейцария, Северная Каролина, США)

Возможно, я демонстрирую свое невежество, , но я считаю, что бесщеточные двигатели постоянного тока работают от трехфазного переменного тока. Почему его называют двигателем постоянного тока?

Ну…
Бесколлекторные двигатели постоянного тока работают от батарей, если их поместить в электромобиль, и трехфазные асинхронные двигатели переменного тока делают то же самое. Это не та часть, которая классифицирует их как электродвигатели переменного или постоянного тока.

Мнение Википедии: «… скорее фактическое соглашение, чем жесткое различие».

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) ДЕЙСТВИТЕЛЬНО выглядят и действуют так же, как трехфазные асинхронные двигатели переменного тока, в том числе требуют более сложного контроллера, чем двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой, но кривая крутящего момента двигателя BLDC больше похожа на кривую постоянного магнита. Двигатель постоянного тока (потому что это в основном то, чем он является) и асинхронный (скольжение) не создают крутящий момент, как в трехфазном асинхронном двигателе переменного тока.

Пожалуйста, ознакомьтесь с анимированной иллюстрацией этих электродвигателей на превосходной странице двигателей ZEVA!

С уважением,
Линн

Нажмите здесь, чтобы прочитать или опубликовать комментарии

Технология электродвигателей Linear Labs «Магнитный тоннель крутящего момента» может ускорить будущее

Linear Labs

В связи с тем, что рынок электромобилей (EV) становится все более горячим, большое внимание уделяется ключевым компонентам, которые входят в эту важную эволюцию транспортных технологий. Аккумуляторы получают все заголовки, но не менее важными, а может быть, даже более важными являются двигатели или электрические двигатели , точнее.

До того, как Тесла и другие производители электромобилей привлекли внимание к электродвигателям, электродвигатели были… все еще почти повсюду, поддерживая нашу современную жизнь. Это не какой-то новый или второстепенный технологический сегмент; они практически так же стары, как и само электричество. нам буквально , окруженный ими, когда они молча мчатся, поднимая эскалаторы, вибрируя в вашем телефоне, закрывая окна автомобиля, вращая жесткие диски, перекачивая жидкости, буксируя товарные составы (о, вы думали, что дизельный двигатель заставляет товарный поезд двигаться? Подумайте снова), и теперь, приводя в действие постоянно растущее число мобильных устройств, начиная от ультрасовременных электромобилей и заканчивая электрическими скейтбордами и этими надоедливыми электронными скутерами, захламляющими тротуары некоторых больших городов. И больше приходит. Много, много больше. Так что, как и все в сфере технологий, спрос стимулирует быстрый толчок исследований и разработок, а электродвигатели становятся меньше, мощнее, легче и еще эффективнее. Летали на дроне в последнее время?

Жизненно важно понимать роль крутящего момента в двигателях любого типа. Все двигатели производят мощность двумя способами: мощностью в лошадиных силах и крутящим моментом. Лошадиная сила — это мера того, какую работу может выполнить двигатель, а крутящий момент — это мера крутящего момента двигателя (или оборотов на 9 оборотов).0113 ) сила. Электродвигатели имеют большое преимущество перед бензиновыми двигателями в том, что они могут развивать максимальный крутящий момент прямо с того момента, когда они приходят в движение: по сути, при 0 об/мин или в состоянии покоя. Газовые двигатели, с другой стороны, должны быть запущены и работать, чтобы использовать любой из своих крутящих моментов, а затем они должны включать передачи и вращаться быстрее, чтобы увеличить крутящий момент, пока он, наконец, не упадет на высоких оборотах. Электродвигатели, наоборот, могут создавать практически одинаковый крутящий момент на всех скоростях. Именно это преимущество — способность моментально создавать сильное крутящее усилие из состояния покоя и поддерживать его — дает электродвигателям возможность быстро разгонять груз до движения, а затем продолжать разгоняться, как с электромобилем или мотоциклом. Огромный выходной крутящий момент является секретом Ludicrous Mode в седане Tesla, поскольку он позорит гораздо более дорогой автомобиль с бензиновым двигателем в дрэг-рейсинге. Кроме того, электродвигатели, как правило, очень эффективны и потребляют лот крутящего момента из-за их размера и потребляемой энергии, поэтому они используются в локомотивах грузовых поездов и во многих других вещах.

Но одна насущная проблема с электродвигателями, которые в настоящее время используются в большинстве автомобилей (а вскоре и в электрических грузовиках), заключается в том, что для более крупных работ, таких как перемещение автомобиля или грузовика, или поезда, им часто требуется редуктор groschopp.com/gear-reduction/»> , чтобы наилучшим образом использовать (и приумножать ) крутящий момент, так же как газовому двигателю нужна многоступенчатая коробка передач. Однако редукторная «трансмиссия», устанавливаемая на электродвигатель, сильно упрощена, по сути, это одна передача (или две), а не 10. Но это все же то, что требует деталей (шестерни, подшипники, корпус и т. д.), плюс это увеличивает вес, стоимость и, в некоторой степени, сложность, а также небольшую потерю эффективности для электрической трансмиссии. Но что, если бы этот редуктор можно было убрать? Это будет означать меньшее количество деталей, меньший вес, меньшую стоимость, больший запас хода, лучшую надежность и большую производительность для производителей электромобилей всех мастей. Простая проблема, верно? Неправильный. Причина, по которой этого еще не произошло, заключается в том, что это большая инженерная задача.

Возможный прорыв?

Linear Labs, бизнес отца и сына в Техасе, говорят, что они разработали то, что может стать следующим поколением моторных технологий, которые могут дать электромобилям, скутерам, скейтбордам и всему другому, что катится или едет, еще больше мощности и запаса хода за счет устранение проблемы с редуктором. Он называется Hunstable Electric Turbine, или HET, и в нем реализовано то, что, по утверждению Linear Labs, является первым настоящим переосмыслением того, как работает электродвигатель. Секретный соус? Туннель магнитного крутящего момента .

БОЛЬШЕ ОТ FORBES WHEELS

Если название «Hunstable» s кажется вам знакомым, то это потому, что оно принадлежит Брэду Ханстейблу, основателю и генеральному директору Linear Labs. Брэд не проектировал двигатель со своим именем, это сделал его отец. Тем не менее, Брэд создал Ustream, приложение для потоковой передачи в Интернете, мало чем отличающееся от Facebook Live, которое он несколько лет назад продал IBM за 150 миллионов долларов. Теперь он работает со своим отцом и еще примерно 20 сотрудниками, чтобы буквально (и надеюсь) продвинуть вперед одну из следующих крупных технологических революций: электрифицированную мобильность.

Отец Брэда, Фред Ханстейбл, технический директор компании, спроектировал двигатель HET и обладает глубоким техническим опытом, в том числе работавшим в атомной энергетике, поэтому Ханстейблы не совсем мастера по тенистым деревьям. Брэд говорит, что технически двигатель находится в разработке около пяти лет, но идеи для него витают в воздухе гораздо дольше.

Итак, двигатель HET здесь, и Брэд утверждает, что он будет развивать крутящий момент в два-три раза больше, чем у конкурирующих двигателей аналогичного размера от любого производителя двигателей. «Помимо этого, у него есть целый ряд преимуществ, — сказал Брэд Forbes.com, — но именно в этом и состоит настоящий прорыв».

Туннели крутящего момента

Технически, запатентованный двигатель HET (описанный в некоторых деталях в приведенном выше видео от Linear Labs), описанный Брэдом Ханстейблом, представляет собой «3D-двигатель с окружным потоком» с четырьмя роторами. Может показаться, что это определенно принадлежит электрическому DeLorean, но некоторые ключевые технические инновации включают количество роторов (четыре) и магнитную структуру внутри корпуса двигателя, которая создает упомянутый тоннель магнитного крутящего момента и улучшенную производительность. «Ни один мотор в мире никогда не работал так», — сказал Брэд о конструкции, название которой звучит идеально для некоторых убийственных гонок на электромобилях. — У тебя в этой штуке есть потоковой двигатель Ханстейбла? Очень красиво…»

Забавные технические термины и аббревиатуры. Брэд говорит, что двигатели HET легко масштабируются, и чем больше они становятся, тем лучше они работают, особенно с точки зрения крутящего момента. По словам Ханстейбла, они также могут работать в обратном направлении как генераторы энергии . Например, двигатель HET в ветряной турбине не требует редуктора, что упрощает процесс выработки энергии при одновременном снижении веса, снижении стоимости турбины и уменьшении сложности.

Ханстейбл говорит, что повышение эффективности за счет удаления редукторов является основной целью идеи двигателя HET, и хотя он является поклонником того, что он называет «удивительной» механической конструкцией, которая используется в современных автомобильных многоступенчатых трансмиссиях, он также считает, что пришло время переосмыслить их включение — в любой форме — в электрическую трансмиссию. Ханстейбл сказал, что Linear Labs также работала с Министерством энергетики США над расчетом увеличения запаса хода в обычных электромобилях, таких как Nissan Leaf, и оценивает, что замена двигателя HET может дать увеличение запаса хода на 10–20% — огромный выигрыш. Ханстейбл также сказал, что они действительно ведут переговоры с некоторыми OEM-производителями об использовании двигателей HET в будущих электромобилях и о том, что устранение сложности редуктора из электрической трансмиссии может вызвать «каскадный эффект» экономии в конструкции автомобиля по сравнению с весом. теряется и вводится простота. «Мы будем в машине через пару лет, я не сомневаюсь», — сказал Ханстейбл Forbes.

Linear Labs невелика, поэтому, если OEM-производитель обратится к ним с крупным заказом, они надеются объединиться с более крупным производителем двигателей, который получит лицензию на технологию HET и удовлетворит спрос, используя производственные мощности производителя двигателей. Ханстейбл также сказал, что, хотя нынешние торговые споры с Китаем влияют на них, особенно когда речь идет о дефицитных материалах, таких как неодим, ключевой компонент двигателя, они также наблюдают прирост производительности в HET с использованием обычных статоров из феррита железа, которые имеют менее эффективный вес. -мудрый, но одна десятая стоимости неодима.

Ханстейбл сказал, что двигатель HET может быть еще более эффективным в небольших транспортных средствах, таких как самокаты (и, надеюсь, электрические скейтборды). Учитывая еще большие выгоды, по словам Ханстейбла, HET может принести небольшие масштабы, производителям скутеров было бы целесообразно попробовать эту технологию — и она может появиться в устройстве уже в этом году. Он также сказал, что компания также сосредоточена на продуктах, которые вы на самом деле не считаете «моторизованными», таких как кондиционеры, которые можно сделать намного более эффективными с двигателем HET. В условиях повышения мировых температур кондиционеры станут ходовым товаром и нуждаются в некоторой эффективности для загруженных энергосистем.

Если все получится, Ханстабл говорит, что строительство HET-двигателей нанятыми OEM-производителями, которые могут производить небольшие, но мощные двигатели, может помочь масштабировать будущие операции Linear Labs, но пока они по-прежнему сосредоточены на совершенствовании и развитии своей HET-технологии.