2022年08月18日更新 迈向用于燃料电池组件的高速电机的第一步

钟德建
导读 运输部门正在向气候友好型动力系统转型,CO2排放量显着减少。动力系统的电气化仍然是一个重大挑战,不仅对卡车、公共汽车、火车和轮船,

运输部门正在向气候友好型动力系统转型,CO2排放量显着减少。动力系统的电气化仍然是一个重大挑战,不仅对卡车、公共汽车、火车和轮船,而且对飞机也是如此。由于能源需求,这些应用在未来无法通过电池实现。燃料电池是这些应用中极具前景的能源供应商,它从储存的氢气和环境空气中提供电能。

弗劳恩霍夫研究所LBF、IFAM、IISB和SCAI联手开发先进和高效的燃料电池组件。HABICHT项目旨在设计和开发用于燃料电池压缩机的高速电机,以实现多用途车和航空领域的创新。通过使用创新材料直接冷却定子并最大限度地提高转子的高速能力(<150,000rpm),电机应至少达到30kW/kg的功率密度。转子设计将使用一种新的制造工艺来粘合和灌封磁铁以适应高圆周速度。

当前状态:基于分析和数值计算的第一个设计

基于对规范的快速定义,一个可行的电磁设计概念已经在分析和数值支持下被开发出来。这项工作是与对永磁体速度稳定性的结构-机械研究以及对必要冷却能力的热研究相互作用进行的,这些冷却能力由冷却夹套、空心转子轴和热连接的组合来保证。带有介电流体的绕组头。在HABICHT中,FraunhoferSCAI负责多物理场建模和电动发动机智能设计环境的设置。

未来工作:优化和基准测试

未来的工作重点是以适合生产的方式优化当前的工作设计和执行。为此,在构建整个系统之前,将使用简化的测试载体进行定子绕组、电绝缘、捆扎、金属片切割、粘合和磁体成型等。灌封过程中形成的冷却通道的形成将在已经进行的文献研究的基础上从工艺和材料技术方面解决。HABICHT机器与现有涡轮压缩机的适配将通过合适但同时采用传统的轴和轴承技术来实现,从而提前确定机械运动部件的频率相关固有动力学。

HABICHT项目得到了来自航空、电动汽车、供应商和学术界的外部顾问的支持。Prof.Dr.-Ing。海尔布隆应用科技大学的JürgenUlm认为该项目成果在满足行业未来需求和应用方面的巨大潜力:

“该项目涉及在燃料电池应用中开发高速电驱动领域的新技术并制定新标准,这反过来又为未来的发展指明了方向。”

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