Блог

Sep 20, 2023

Первые шаги к высокому

22 июля 2022 г.

22 июля 2022 г.

Института алгоритмов и научных вычислений Фраунгофера (SCAI)

Транспортный сектор переходит на экологически чистые силовые агрегаты со значительно сниженными выбросами CO2. Электрификация силовых агрегатов остается серьезной проблемой не только для грузовых автомобилей, автобусов, поездов и кораблей, но и для самолетов. Эти приложения не могут быть реализованы в будущем с использованием батарей из-за требований к энергии. Топливный элемент является чрезвычайно перспективным поставщиком энергии для этих применений, поскольку он обеспечивает электроэнергию из хранимого водорода и окружающего воздуха.

Институты Фраунгофера LBF, IFAM, IISB и SCAI объединили свои усилия для разработки передовых и высокоэффективных компонентов для топливных элементов. Целью проекта HABICHT является проектирование и разработка высокоскоростного двигателя для компрессора на топливных элементах, который позволит внедрять инновации в сфере грузовых автомобилей и авиации. Электрическая машина должна достичь удельной мощности не менее 30 кВт/кг за счет использования инновационных материалов для прямого охлаждения статора и максимизации высокоскоростных возможностей ротора (< 150 000 об/мин). В конструкции ротора будет использоваться новый производственный процесс склеивания и заливки магнитов, чтобы он подходил для высоких окружных скоростей.

На основе быстрого определения спецификаций была разработана жизнеспособная концепция электромагнитного проектирования с аналитической и численной поддержкой. Работа выполнялась во взаимодействии со структурно-механическими исследованиями по скоростной стабильности постоянных магнитов, а также с тепловыми исследованиями необходимой охлаждающей способности, которая гарантируется сочетанием рубашки охлаждения, полого вала ротора и термического соединения головка обмотки с диэлектрической жидкостью. В рамках HABICHT Фраунгофер SCAI отвечает за мультифизическое моделирование и настройку интеллектуальной среды проектирования электрических двигателей.

Будущая работа направлена ​​на оптимизацию текущего рабочего проекта и его выполнение таким образом, чтобы это было удобно для производства. С этой целью уменьшенные испытательные держатели должны использоваться для обмотки статора, электрической изоляции, бандажирования, резки листового металла, склеивания и формирования магнитов, среди прочего, до сборки всей системы. Формирование охлаждающих каналов, образующихся при заливке, необходимо решать с точки зрения технологии процесса и технологии материалов на основе уже проведенных литературных исследований. Адаптация машины HABICHT к существующему турбокомпрессору должна быть реализована с помощью подходящей, но в то же время традиционной технологии вала и подшипников, при этом необходимо заранее определить частотно-зависимую собственную динамику механических движущихся частей.

Проект HABICHT поддерживается внешними консультантами из авиации, электронной мобильности, поставщиков и научных кругов. Профессор, доктор технических наук. Юрген Ульм из Университета прикладных наук Хайльбронна видит в результатах проекта отличный потенциал для будущих требований и приложений отрасли:

«Проект предполагает разработку новых технологий в области высокоскоростных электроприводов в области применения топливных элементов и устанавливает новые стандарты, которые, в свою очередь, указывают путь для будущих разработок. Высокоскоростной ротор, который представляет собой проблему в с точки зрения его механической, тепловой и электромагнитной конструкции, имеет здесь большое значение. Этот проект является отличным примером новаторской разработки высокотехнологичной продукции в сочетании с одновременной разработкой материалов, измерений и технологий моделирования».