В связи с популярностью и экологичностью электромобилей, электроскутеров, промышленных квадрокоптеров и других электрических машин, рынок электродвигателей в XXI веке быстро растет. В конце 2019 года только на внутреннем рынке Китая насчитывалось более 400 производителей электромобилей. Согласно недавнему отчету компании Grand ViewResearch Inc., к 2025 году мировой рынок сбыта электродвигателей достигнет 214,5 миллиардов долларов. На рынок приходят новые технологии электродвигателей. Такой прорыв делает электротранспорт всё более доступным.
Одной из компаний, понимающих, что двигатели внутреннего сгорания — прошлый век, и нужно делать упор на электричество, является Buddha Energy Inc. Мы пообщались с её сотрудниками, которые рассказали, что из себя представляет электрический двигатель их собственной разработки и какие у него преимущества.
Что создала Buddha Energy Inc.
Американская компания Buddha Energy Inc. запатентовала в России высокопроизводительный электродвигатель. В США электродвигатели продаются под торговой маркой HELV Motors. Кстати, автором электродвигателя является россиянин, как и большая часть команды Buddha Energy Inc.
Компания не предоставляет информации касательно точной даты старта продаж двигателей в России, однако, согласно неофициальной информации, электродвигатели станут доступны на рынке в первом квартале 2021 года.
Электродвигатель HELV Motors спроектирован в виде шара, или сферы, таким образом, что полная площадь магнитного поля статора взаимодействует с полной площадью магнитного ротора. В ходе стендовых испытаний сила на валу тестового двигателя массой 2,8 килограмма и диаметром 119 миллиметров составила 80 ньютон-метров. Примечательно, что сам двигатель может развить и большую мощность, но на текущий момент контроллер для его управления рассчитан только на 6 киловатт. Таким образом, при напряжении в 60 вольт и токе 100 ампер двигатель показал статический крутящий момент в 80 ньютон-метров. Максимальная мощность двигателя может быть увеличена в несколько раз. Компания работает над созданием контроллера на 22 киловатт. С целью уменьшения воздействия токов Фуко (нежелательное явление, вызывающее потерю энергии на нагревание сердечников трансформаторов) на металл мотора статоры синхронных и асинхронных электрических моторов изготовлены из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа.
Зачем это нужно и почему разработчики отошли от стандартной схемы изготовления из цельного металла? Если статор отливается из цельного металла, токи Фуко сильно разогревают двигатель. В целях предотвращения данного нежелательного явления компания Buddha Energy Inc. пошла иным путём и разработала корпус статора электродвигателя HELV Motors из композитов, что позволило облегчить его вес и убрать эффект токов Фуко. Композит статора дает возможность легко придавать ему нужную форму без использования дорогостоящего оборудования для обработки металла. Это позволит компании Buddha Energy Inc. дополнительно снизить стоимость готовых электродвигателей.
Пообщавшись с разработчиками HELV Motors, мы выяснили, как зародилась идея создания сферического электродвигателя. Смоделировать точное взаимодействие магнитных полей в пространстве, в том числе внутри композитов, — сложная задача. Команда проекта пошла другим путём и проверила магнитные взаимодействия на практике. С этой целью на 3D-принтере был напечатан лабораторный стенд для проверки взаимодействия магнитных полей ротора и статора.
Видео первого лабораторного стенда опубликовано в Instagram-аккаунте @HELV_Motors. После проверки нескольких десятков вариантов обмоток статора был найден тот, который удерживал ротор наилучшим образом. Всё остальное было делом техники. На этом же принципе сконструирован шарообразный электродвигатель HELV Motors.
Подробнее об испытаниях HELV Motors
Преимущества нового электродвигателя HELV Motors
1. Легкий и компактный. Компания утверждает, что двигатель мощностью 60 кВт будет весить не больше 9,7 килограмма, а диаметр составит не более 22 сантиметров. Для сравнения: двигатель внутреннего сгорания мощностью 60 кВт (примерно 81 лошадиная сила) более чем в 10 раз тяжелее. Многие другие электродвигатели также уступают HELV Motors по массе, так как в моторах HELV не используются металлические сердечники. Такие характеристики дадут возможность устанавливать данный двигатель на электротранспорт, электрические автомобили, лодки, электромотоциклы и квадрокоптеры.
2. Низкое потребление напряжения. В 2019 году компания заявила, что скорость вращения топовой модификации двигателя составляет 30 тысяч оборотов в минуту при напряжении в 400 вольт, а пиковая мощность электродвигателя в линейке продукции составляет 95 кВт.
3. Умеренный нагрев двигателя. Использование композитных материалов вкупе со сборкой статоров из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа исключает перегрев двигателя при больших нагрузках.
4. Уникальное крепление статора. Статор изготовлен таким образом, что двигатель может быть установлен как вертикально, так и горизонтально.
5. Большой крутящий момент вала при низком энергопотреблении. Благодаря специальному корпусу диамагнитного статора, все магнитные поля ротора и катушек сжимаются на небольшой площади и не выходят за пределы двигателя, что позволяет создавать высокую мощность при низком потреблении электроэнергии.
6. Большой модельный ряд. От компактных двигателей мощностью 5,6 кВт до мощных 75-киловаттных моторов.
Все эти преимущества ставят двигатели HELV Motors в один ряд с разработками ведущих автомобильных концернов и показывают, что даже небольшая команда объединённых одной идеей специалистов может создать стоящий продукт, способный конкурировать с известными корпорациями. Чтобы не пропустить, как вершится техническая революция XXI века, мы советуем подписаться на официальные аккаунты HELV Motors в Instagram и Facebook. Если же у тебя возникнут дополнительные вопросы или даже предложения, ты всегда сможешь адресовать их по электронной почте sales@helvmotors.com.