En ny danskutviklet elektromotor hevdes å kunne øke rekkevidden i elbiler med fem prosent.
Den nye motoren bruker mindre kobber, og har høyere effektivitet enn andre motorer, skriver danske Ingeniøren.
Motoren, som kalles en U-core Switched Reluctance Motor, er utviklet og patentert av universitetet i Aalborg.
En svitsjet reluktansmotor (SRM) er en synkronmotor lignende en børsteløs permanent magnetmotor. Forskjellen er at den ikke har permanente magneter eller elektromagneter i rotoren slik henholdsvis permanent magnet-motorer og induksjonsmotorer har.
96 prosent virkningsgrad
Idéen er utviklet av Peter Omand Rasmussen, lektor ved Institut for Energiteknik ved universitetet i Aalborg. En gruppe studenter har utviklet den videre i tre år.
De opprettet det EUDP-finansierte prosjektet Ciped (Compact Intelligent Powerful Electric Drivetrain for EVs) i 2014, hvor ePower Technology, Eltronic, Johnson Controls og Insero er involvert i utviklingen.
En prototype er utviklet, og resultatene viser at motorens peak virkningsgrad er på 94 prosent. Ved 1000 omdreininger i minuttet og et dreiemoment på 10 newtonmeter er virkningsgraden over 90 prosent.
Til Ingeniøren forklarer Rasmussen at det også er mulig å oppnå en form for giring. Det er mulig å øke dreiemomentet uten å sette på mer strøm eller endre motorens fysiske størrelse, og uten å tape effektivitet.
SR-motorer krever imidlertid svært presis timing av statorspolene. Derfor måtte gruppen utvikle en egen motorkontroller.
Jens Christian Morell Lodberg Høj, leder for E-Mobilitiy i Insero, sier til Teknisk Ukeblad at denne er spesialutviklet til motoren, slik at motorens potensiale kan realiseres fullt ut og samtidig gjøres med en kostnadseffektiv løsning, da det har vært fokus på å lage en løsning som skulle være kommersielt salgbar.
Mest effektiv til rekkevidde
Til tross for lovende resultater, er det ikke sannsynlig at denne motoren kommer til å bli bilprodusentenes foretrukne høyytelsesmotor fremover.
Tester viser at den har mindre dreiemoment enn en motor med permanente magneter. Men den er mer effektiv i situasjoner hvor en bil skal kjøres på lav belastning, som på motorvei.
Rasmussen sier til Ingeniøren at dette gjerne er en fordel for biler som skal ha lang rekkevidde.
Forskerne mener også at motoren vil fungere bra i milde hybrider, hvor en liten elektromotor hjelper en stempelmotor i noen situasjoner.
De håper derfor at bilprodusentene er interesserte, og skal vise den frem for Volkswagen, Ford, Opel og Daimler allerede i neste uke.
Kjent teknologi
SR-motorteknologien er i seg selv godt kjent, men ikke særlig utbredt, og ikke brukt i elbiler.
Rotoren består av utstående jernpoler, og motoren fungerer enkelt sagt ved at jernet i rotoren vekselvis danner en magnetisk krets med tilsvarende poler i rotoren, som sammen leder en magnetisk fluks.
Bevegelsen skapes ved å sekvensielt magnetisere et statorspolepar, som rotoren forsøker å rette seg i posisjon med. Når dette skjer, skiftes det til neste spolepar, og rotoren beveger seg for å komme i posisjon med disse, og et dreiemoment oppstår.
Rent praktisk fungerer det omtrent som en steppermotor.
En trefaset SR-motor har seks statorspoler og fire rotorspoler. De er enkle å sette i bevegelse, men har ulempen at de kan oppleve momentpulsering som skan skape vibrasjoner og støy.
- Siste av sitt slag i Norge: Etter 70 år lager de fortsatt motorer her
U-form gir bedre ytelse
Det er U-formen som er nøkkelen til den danske løsningen. Her er polene i statoren formet som en U, og polene i rotoren tilsvarende. Når de så kommer på linje, dannes to separate magnetiske kretser på motsatte sider av rotoren.
Dette gir et økt antall poler, og kortere magnetiske kretser. Rotoren har ti poler, og statoren 12, noe som reduserer momentpulseringen og gir høyere effektivitet.
Konfigurasjonen gir mindre bruk av kobber. Det gir anledning til å gi motoren en kompakt utforming.
– Når vi snakker kW/L, ligger vår prototype tett på en sammenlignbar motor som allerede brukes i en mildhybrid, derfor er vi svært tilfreds med resultatene på dette tidlige utviklingsstadiet, sier Lodborg Høj til Teknisk Ukeblad.
Et annet poeng med denne motoren er at den ikke bruker permanente magneter, og dermed er billigere å produsere. Slike magneter bruker ofte sjeldne jordarter, som er dyre og i stor grad kontrollert av Kina.
Det er en problemstilling flere er opptatt av, blant andre Honda og Daido Steel, som sammen har utviklet en motor som ikke inneholder sjeldne jordarter.
- Les flere saker om elbil.
