新南威爾士大學工程師開發新型馬達 為電動車提供更高的功率密度

蓋世汽車訊 據外媒報導，新南威爾士大學（University of New South Wales，UNSW）工程師製造出一種新的高速電機，可增加電動車（EV）的續航里程。

此原型IPMSM（內建式永磁同步馬達）的設計靈感來自韓國最長鐵路橋的形狀，速度可達每分鐘100,000轉。

這種新型馬達的最大功率和速度是現有疊層IPMSM高速記錄的二倍，成為世界上使用商業化疊層材料製造的最快的IPMSM。 最重要的是，該馬達能夠產生超高功率密度，可減輕電動車整體重量，從而增加續航

里程。

這項新電機由UNSW電機工程與電信學院副教授Rukmi Dutta和Chu Guoyu Chu博士領導的團隊開發，是對現有IPMSM（主要用於電動車的牽引驅動）的改進。

IPMSM馬達在其轉子中嵌入了磁鐵，以產生強大的扭矩從而擴大速度範圍。 然而，現有IPMSM的機械強度較低，因為其轉子中的鐵橋很薄，限制了最大速度。

但UNSW團隊已為一種新的轉子拓撲申請了專利，該拓撲顯著提高了穩健性，同時也減少了每單位發電量所需的稀土材料量。

新設計靈感來自韓國雙系拱結構Gyopo鐵路橋的工程特性，以及基於複合曲線的機械應力分佈技術。 重量對於電動車極為重要，而該馬達的超高功率密度可為電動車提供更好的性能。

Chu博士表示：「電動車的趨勢之一是讓馬達以更高的速度旋轉，每個電動車製造商都在努力開發高速電機，因為可縮小機器尺寸。而機器越小，重量就越輕，消耗 的能量越少，因此可以增加車輛的續航里程。

透過這個研究項目，我們試圖達到絕對最大速度，並記錄最高速度為每分鐘100,000轉，峰值功率密度約為每公斤7kW。

對於電動汽車電機，我們實際上會稍微降低速度，但這也會增加其功率。 我們可以進行擴展和優化，以在給定範圍內提供功率和速度——例如，最大速度約為18,000 rpm的200kW電機，可適用於EV應用。 如果

特斯拉等電動車製造商想要使用這種電機，我相信根據他們的規格調整該電機只需要大約6到12個月。 我們有自己的機器設計軟體包，可以在其中輸入速度或功率密度的要求，並讓系統運行幾週，且該軟體包可

為我們提供滿足這些需求的最佳設計。 」

新的IPMSM原型馬達基於UNSW的人工智慧輔助優化程序開發，該程式評估了一系列不同物理方面的設計，即電氣、磁力、機械和熱力。

該程式評估90種潛在設計，然後選擇50%的最佳選項以產生新的設計範圍，依此類推，直到達到最佳狀態。 最終的馬達是程式分析的第120代馬達。

除了電動車，該馬達還有許多其他潛在應用，如大型暖氣、通風和空調（HVAC）系統，需要高速壓縮機使用新形式的冷媒，從而顯著降低對全球暖化的影響。 與現有技術相比，UNSW團隊的新馬達還具有顯著

的成本優勢，並且使用更少的稀土材料（如釹）。

Chu表示：「大多數高速馬達使用套筒來加強轉子，而套筒通常由鈦或碳纖維等高成本材料製成。套筒本身非常昂貴，還需要精確組裝，因此會增加馬達的製造成本。 的轉子具有非常好的機械穩健性，

因此我們不需要套筒，可降低製造成本。新電極只需使用約30%的稀土材料，因此可大幅減低材料成本，從而成為具有超高性能、環保且 實惠的電機。”