运输部门正在向气候友好型动力系统转型,二氧化碳排放量显著减少。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、火车和船舶,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,它从储存的氢和环境空气中提供电能。
弗劳恩霍夫研究所LBF、IFAM、IISB和SCAI联合开发了先进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,以实现多用途汽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(<150000 rpm),电机应至少达到30 kW/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封装磁体,以适应高圆周速度。
现状:基于分析和数值计算的首次设计
基于规范的快速定义,在分析和数值支持下,开发了一个可行的电磁设计概念。这项工作与永磁体速度稳定性的结构力学研究以及必要冷却能力的热研究相互作用,冷却能力由冷却套、空心转子轴和绕组头与介质流体的热连接的组合来保证。在HABICHT内部,Fraunhofer SCAI负责多物理建模和建立电动发动机的智能设计环境。
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工作设计和执行。为此,在建造整个系统之前,减少的测试载体将用于定子绕组、电气绝缘、捆扎、金属板切割、粘接和磁铁成型等。根据已经进行的文献研究,需要从工艺和材料技术方面解决灌封期间形成的冷却通道的形成问题。HABICHT机器对现有涡轮压缩机的适应性将通过适当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、电子交通、供应商和学术界的外部顾问的支持。Ing教授。J眉海尔布伦应用科学大学的rgen Ulm认为,该项目结果对于未来的需求和行业应用具有极好的潜力:
“该项目涉及燃料电池应用中高速电力驱动领域的新技术开发,并设定了新的标准,这反过来为未来的发展指明了方向。高速转子在机械、热和电磁设计方面提出了挑战,在这里非常重要。该项目是先锋公司的一个很好的例子与同步材料和测量开发及模拟技术相结合的ng高科技产品开发。”