Транспортный сектор трансформируется в сторону экологически чистых силовых агрегатов со значительно сниженным уровнем выбросов CO 2 . Электрификация силовых агрегатов остается серьезной проблемой не только для грузовиков, автобусов, поездов и кораблей, но и для самолетов. Эти приложения не могут быть реализованы в будущем с батареями из-за требований к энергии. Топливный элемент является чрезвычайно многообещающим источником энергии для этих приложений, который поставляет электроэнергию из хранящегося водорода и окружающего воздуха.
Институты Фраунгофера LBF, IFAM, IISB и SCAI объединили свои усилия для разработки передовых и высокоэффективных компонентов для топливных элементов. Проект HABICHT направлен на проектирование и разработку высокоскоростного двигателя для компрессора на топливных элементах , чтобы обеспечить инновации в грузовых автомобилях и авиации. Электрическая машина должна достичь удельной мощности не менее 30 кВт/кг за счет использования инновационных материалов для прямого охлаждения статора и максимального увеличения скорости вращения ротора (< 150 000 об/мин). В конструкции ротора будет использоваться новый производственный процесс для склеивания и заливки магнитов, чтобы они подходили для высоких окружных скоростей.
Текущее состояние: Первый проект на основе аналитических и численных расчетов.
На основе быстрого определения спецификаций была разработана жизнеспособная концепция электромагнитного проектирования с аналитической и числовой поддержкой. Работа проводилась во взаимодействии с конструктивно-механическими исследованиями стабильности скорости постоянных магнитов, а также с тепловыми исследованиями необходимой холодопроизводительности, которая обеспечивается комбинацией рубашки охлаждения, полого вала ротора и теплового соединения головка обмотки с диэлектрической жидкостью. В рамках HABICHT Fraunhofer SCAI отвечает за мультифизическое моделирование и настройку среды интеллектуального проектирования электрических двигателей.
Будущая работа: оптимизация и бенчмаркинг
Будущая работа направлена на оптимизацию текущего рабочего проекта и его исполнение таким образом, чтобы он подходил для производства. С этой целью для обмотки статора, электрической изоляции, обвязки, резки листового металла, склеивания и придания формы магнитам следует использовать уменьшенные испытательные держатели, среди прочего, перед созданием всей системы. Формирование охлаждающих каналов, образующихся во время заливки, должно быть решено с точки зрения технологии процесса и материала 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 валов и подшипников, при этом необходимо заранее определить частотно-зависимую внутреннюю динамику механических движущихся частей.
Проект HABICHT поддерживается внешними консультантами из авиации, электронной мобильности, поставщиков и научных кругов. Проф. д.т.н. Юрген Ульм из Университета прикладных наук Хайльбронна видит в результатах проекта отличный потенциал для будущих требований и приложений в отрасли:
«Проект предполагает разработку новых технологий в области высокоскоростных электроприводов в применении к топливным элементам и устанавливает новые стандарты, которые, в свою очередь, указывают путь для будущих разработок. с точки зрения его механического, теплового и электромагнитного дизайна, имеет здесь большое значение. Этот проект является прекрасным примером новаторской разработки высокотехнологичных продуктов в сочетании с одновременной разработкой материалов, измерений и технологий моделирования».
