Новый китайский аксиальный двигатель может изменить будущее электромобилей и роботов

Китайские разработчики сообщили о создании нового высокопроизводительного аксиального электродвигателя, способного развивать скорость свыше 18 000 оборотов в минуту и достигать удельной мощности 25,73 кВт на килограмм. Разработка стала результатом сотрудничества компании Pangoo Power и Нинбоского института материаловедения и инженерии Китайской академии наук.

Основой новой платформы стал постоянный магнитный материал, созданный специально для аксиальной архитектуры двигателя. По словам разработчиков, новый материал отличается улучшенными магнитными характеристиками, высокой термостойкостью и повышенной механической прочностью, при этом пригоден для массового промышленного производства.

Интерес к аксиальным двигателям в последние годы значительно вырос благодаря их конструктивным особенностям. В отличие от традиционных радиальных электродвигателей, где магнитный поток распространяется от центра наружу, в аксиальных системах он направлен параллельно валу. Такая схема позволяет использовать дискообразную конструкцию с меньшей длиной двигателя и создавать крутящий момент ближе к внешнему краю ротора.

Подобная компоновка обеспечивает более высокую плотность мощности и крутящего момента при меньшей массе устройства. Именно поэтому аксиальные электродвигатели рассматриваются как перспективное решение для электромобилей, человекоподобных роботов и разрабатываемых электрических летательных аппаратов.

Хотя сегодня аксиальные двигатели воспринимаются как передовая технология, сама идея имеет долгую историю. Ее истоки восходят к одним из первых экспериментов по созданию электрических моторов, которые проводил Майкл Фарадей в XIX веке. Однако на протяжении многих десятилетий технология оставалась малопрактичной из-за ограничений магнитных материалов, недостаточной точности производства и несовершенства систем управления электроприводом.

Ситуация изменилась благодаря прогрессу в области постоянных магнитов, силовой электроники и высокоточного производства. Эти достижения позволили инженерам вернуться к старой концепции и реализовать характеристики, которые ранее были недостижимы для коммерческих изделий.

По данным китайских исследователей, аксиальная конструкция позволяет примерно на 50 процентов уменьшить как массу, так и осевую длину двигателя по сравнению с традиционными электромоторами аналогичной мощности. Для производителей электромобилей это особенно важно, поскольку компактный силовой агрегат освобождает дополнительное пространство внутри шасси, улучшает компоновку автомобиля и потенциально способствует увеличению запаса хода за счет более эффективной интеграции всех систем.

При разработке нового магнитного материала инженеры сосредоточились на решении ряда проблем, которые до сих пор ограничивали широкое внедрение аксиальных двигателей. Специалисты оптимизировали магнитный состав, создали более контролируемую микроструктуру материала и повысили его устойчивость к высоким температурам. Это позволило снизить риск размагничивания при длительной работе на высоких скоростях и под большими нагрузками.

Подобные улучшения имеют важное значение для сохранения стабильных характеристик в сложных условиях эксплуатации, где тепловые нагрузки и деградация магнитных свойств традиционно снижали эффективность и долговечность электродвигателей. По информации разработчиков, серийно ориентированная версия нового двигателя демонстрирует удельную мощность 25,73 кВт/кг и сохраняет работоспособность на скоростях свыше 18 000 оборотов в минуту. Исследователи считают, что сочетание высокой мощности и высокой частоты вращения делает такую силовую установку перспективной для электромобилей, которым требуется как продолжительное движение по автомагистралям, так и частые интенсивные ускорения.

Новая разработка появилась на фоне стремительного развития китайской индустрии электрических силовых установок. Ранее компания Xiaomi Auto представила электромобиль Xiaomi YU7 GT с модернизированной силовой системой HyperEngine V8S EVO, созданной на основе предыдущей версии V8S. Новый двигатель способен раскручиваться до 28 000 оборотов в минуту и оснащён разработанным компанией силовым модулем на карбиде кремния, который увеличивает выходную мощность на 5,9 процента. Также Xiaomi сообщила об использовании сверхтонких пластин электротехнической стали толщиной 0,15 миллиметра и достижении максимального КПД на уровне 98,38 процента.

Развитие китайского сектора электроприводов демонстрирует более широкий курс на создание мощных и разнообразных моторных архитектур. Так, компания BYD уже внедрила тяговый электродвигатель мощностью 240 кВт, который постепенно появляется даже в относительно доступных моделях электромобилей. Это отражает общую тенденцию рынка к повышению производительности силовых установок без существенного увеличения стоимости транспорта.