Motoarele din plastic pentru mașinile electronice sunt mai puțin grele
Un motor cu carcasă din plastic, ușor și potrivit pentru producția în masă: la asta lucrează în prezent cercetătorii. Despre proiectul „Motor electric răcit direct cu carcasă ușoară integrală”, cu care mașinile electrice ar putea pierde semnificativ în greutate.
Dacă e-mașinile vor deveni mai ușoare, motorul trebuie, de asemenea, să se slăbească - acest lucru se poate face, de exemplu, din plasticul întărit cu fibre. Mai ales în cazul carcasei, materialul mai ușor ar putea înlocui metalul mai greu și astfel ar putea reduce greutatea vehiculelor electrice. Problema: spre deosebire de oțel, de exemplu, plasticul disipă cu greu căldura. Motorul se poate supraîncălzi rapid.
Institutul Fraunhofer pentru tehnologie chimică TIC și Institutul de tehnologie Karlsruhe prezintă în prezent o soluție pentru acest lucru - pentru un nou tip de sistem de răcire pentru motoare electrice. Acest lucru ar trebui, de asemenea, să facă unitatea semnificativ mai bună decât stadiul tehnicii în ceea ce privește densitatea de putere și eficiența.
Proiectul de cooperare se numește „Demil”, prescurtarea „Motor electric răcit direct cu carcasă ușoară integrală”, în care cercetătorii dezvoltă un concept care răcește direct statorul și rotorul. Un motor electric constă dintr-un rotor rotativ și un stator staționar. Există fire de cupru înfășurate în stator prin care curge curentul. Majoritatea pierderilor electrice apar aici. „Adevărata inovație a conceptului nostru stă în stator”, spune Robert Maertens, om de știință la Fraunhofer ICT.
Firul plat înlocuiește firul rotund: Acesta este modul în care funcționează conceptul
Motoarele electrice au un grad ridicat de eficiență de peste 90%. O mare parte din puterea electrică este astfel transformată în putere mecanică. Restul de zece procente din puterea electrică se pierd sub formă de căldură. Pentru a nu supraîncălzi motorul, căldura din stator a fost disipată până acum printr-o carcasă metalică într-o manta de răcire cu apă rece. În „Demil”, cercetătorii înlocuiesc firul rotund cu firul dreptunghiular plat care poate fi înfășurat mai aproape de stator.
Acest lucru ar crea mai mult spațiu pentru conducta de răcire alăturată lângă firele plate. „Datorită acestei optimizări, pierderea de căldură poate fi disipată prin conducta de răcire internă și nu mai trebuie transportată prin carcasa metalică către exterior către o manta de răcire”, explică Maertens. Jacheta de răcire nu mai este necesară în acest concept. În plus, inerția termică este mai mică, iar motorul obține, de asemenea, o ieșire continuă mai mare. Și: Prin răcirea rotorului, pierderea de căldură a acestuia poate fi disipată și în motor.
Construcție ușoară: materiale plastice termorezistente armate cu fibre în motorul electric
Pentru construcții ușoare, aceasta înseamnă: Deoarece căldura este disipată acolo unde este generată, întregul motor, inclusiv carcasa, poate fi construit din plastic. Acest lucru îl face mai ușor și mai ușor de fabricat decât carcasa din aluminiu. Chiar și geometriile complexe sunt posibile fără post-procesare - se economisesc costurile și greutatea. Metalul necesar anterior, care servea drept conductor de căldură, putea fi înlocuit cu plastic - un conductor de căldură slab.
Potrivit cercetătorilor, aceștia se bazează pe materiale plastice termorezistente armate cu fibre, care se caracterizează prin rezistență la temperaturi ridicate și rezistență ridicată la agenții de răcire agresivi. Spre deosebire de termoplastice, acestea nu se umflă atunci când intră în contact cu substanțe chimice.
Motor electric ușor: potrivit pentru producția de masă
Potrivit cercetătorilor, carcasa din plastic va fi fabricată utilizând un proces automat de turnare prin injecție; prototipurile ar fi produse într-un ciclu de timp de patru minute. Statorii înșiși sunt încapsulați cu un compus de turnare a rășinii epoxidice conductoare termic folosind procesul de turnare prin transfer. Conform propriilor declarații, echipa de cercetare a proiectat motorul electric în ceea ce privește proiectarea și procesele sale de fabricație, astfel încât să poată fi produs în serie.
Unde este proiectul? Structura statorului a fost finalizată, conceptul de răcire a fost validat experimental. „Am folosit electricitatea pentru a introduce cantitatea de căldură în înfășurările de cupru care vor avea loc în funcționare reală conform simulării. Am putut demonstra că suntem deja capabili să răcim mai mult de 80% din pierderea de energie așteptată ”, spune Maertens. Există deja abordări pentru restul de aproape 20 la sută, de exemplu prin optimizarea debitului de apă de răcire. Cercetătorii asamblează în prezent rotoarele, astfel încât acestea vor putea în curând să acționeze motorul pe banca de testare a institutului electrotehnic și să îl valideze în funcționare reală.