/elektronik

Japan fremstiller elektromotor uden permanente magneter

Japanske forskere har nået en effektivitet på 95 procent og en effekt på 50 kW med et design, der ikke anvender sjældne metaller.

Af Mads Ølholm, torsdag 28. jul 2011 kl. 13:10

Forskere fra det tekniske universitet i Tokyo demonstrerede i sidste uge en elektromotor, der er udviklet uden anvendelse af permanente magneter. Dette skete på udstillingen "Techno-Frontier 2011" i Tokyo, hvorfra videoen herunder, der beskriver motoren, også stammer.

Når japanske forskere er særligt aktive på dette område, er der to primære årsager. For det første har landet en meget stor auto-industri og dette er kombineret med en mangel på de sjældne metaller, som skal importeres. Denne import sker primært fra Kina, og i lighed med resten af verden, frygter Japan, at Kina vil udnytte sit monopol på udvinding af disse metaller.

Forskerne kalder deres motor for en »Switched Reluctance Motor«, fordi den danner sit elektriske felt ved hjælp af magnetisk modstand, der frembringes ved rotation, når der tændes og slukkes for strømmen gennem spolen.

De sammenligner umiddelbart deres motor med den elektromotor, der sidder i en Toyota Prius, men gør opmærksom på, at effekten stadig er i underkanten.

Electric Car Driven by Rare Earth Metal-Free Motor #DigInfo



28. jul 2011 kl 14:08

Jens Madsen

Asynkronmotor

Kan nogen forklare, hvorledes princippet adskiller sig, fra normale asynkron motorer, eller eventuelt motor med kortslutning eller modstand i rotoren? En modstand, er måske ikke effektiv ved nutidens teknologi, men kan nemt erstattes af et switch kredsløb, for at undgå effektafbrændingen.


28. jul 2011 kl 14:53

Henrik Mathiesen

Re: Asynkronmotor

Du kan læse om Switched reluctance motoren her:

http://en.wikipedia.org/wiki/S...otor

Som du kan se så er rotoren ekstrem simple. Et sirligt udformet stykke jern der formentlig sagtens kan laves for under 20 USD for en motor med en effekt på 50k watt. Det svære er kontrolleren der meget præcist skal kunne styre den magnetiske induktion i statorens spoler.

Motortypen er ikke ny men det er først med moderne power electronics at man har kunnet få den til at virke ordentligt og få energitætheden op på et niveau der kan konkurrere med elmotorer med permanente magneter efter hvad jeg har forstået. Jeg har læst at den næste generation Prius vil få en sådan switched reluctance motor til erstatning for den med permanente magneter den bruger I dag.


28. jul 2011 kl 15:38

Niels Abildgaard

Re: Asynkronmotor

Du kan læse om Switched reluctance motoren her:

http://en.wikipedia.org/wiki/S...otor

Som du kan se så er rotoren ekstrem simple. Et sirligt udformet stykke jern der formentlig sagtens kan laves for under 20 USD for en motor med en effekt på 50k watt. Det svære er kontrolleren der meget præcist skal kunne styre den magnetiske induktion i statorens spoler.

Motortypen er ikke ny men det er først med moderne power electronics at man har kunnet få den til at virke ordentligt og få energitætheden op på et niveau der kan konkurrere med elmotorer med permanente magneter efter hvad jeg har forstået. Jeg har læst at den næste generation Prius vil få en sådan switched reluctance motor til erstatning for den med permanente magneter den bruger I dag.

Denne type er vist også noget støjende,men respekt for japanere der mener de kan få den i biler.


28. jul 2011 kl 15:58

Allan Jensen

Re: Asynkronmotor

Denne type er vist også noget støjende,men respekt for japanere der mener de kan få den i biler.

Det kan jeg bekræfte. For snart 20 år siden var der nogle afgangsstuderende på Aalborg Universitet der byggede en sådan motor. Støjniveauet var langt over smertegrænsen i 5 meters afstand og man skulle helst befinde sig uden for lokalet. En af fordelene ved motoren er at den kan dreje med mange omdrejninger, da der ikke er viklinger på rotoren. Der kan altså opnås en høj effekt med en lille motor.

Mere nøjagtig styring og et design hvor støjen søges dæmpet kan sikkert gøre motoren mere egnet til elbiler. Hvis ikke må man sige at problemet med at elbilerne er for lydløse er løst!


28. jul 2011 kl 16:44

Bent Andersen

Re: Asynkronmotor

Denne type er vist også noget støjende,men respekt for japanere der mener de kan få den i biler.

Den er ektremt støjende på grund af rotorens udforming, der får den til at virke som en sirene.
Men hvis man udfylder mellemrummene mellem rotorpolerne med f.eks. let kunststof så den bliver cylindrisk kan man løse det problem.

MvH,

Bent.


28. jul 2011 kl 17:08

Henrik Mathiesen

Re: Asynkronmotor

@Bent
Ja, eller man kunne pumpe luften i rotor rummet ud og dermed mindske friktionen og støjen. Men støjproblemet er nok det sidste trin i udviklingsprocessen. Først energitæthed, så effektivitet, så støj og så fremstillingsteknologi.

Priusens elmotor bliver udviklet i USA og de er efter sigende meget langt fremme i udviklingen. Det drejer sig formentlig nu kun om processteknologi til fremstilling af motoren. Desuden vil Priusens nye motor sandsynligvis have en effekt højere end de 60k Watt peak der sidder i den nuværende Prius da det vil gøre den mere effektiv og mere anvendelig i en udgave med plug-in funktion. En fremtidig plug-in version (den der kommer efter den der kommer til salg i 2012) bør kunne køre 120kmt uden hjælp fra udstødningsmotoren og det kræver en større elmotor med en højere vedvarende effekt.


28. jul 2011 kl 23:37

Lasse Langwadt Christensen

Testa roadster

Så vidt jeg ved har en Tesla roadster induktions motor, så hvad er egentlig den store nyhed?


29. jul 2011 kl 01:15

Carsten Scherrebeck Møller

Egenskaber

En el-motor til biler og motorcykler: Vi behøver en laveste mulig vægt. Udfordringen er, at vi allerhelst vil anbringe motoren i hvert hjul, og det giver os et vægtproblem, fordi hvert eneste gram gør affjedning og dæmpning til et potentielt forværret problem, alt andet lige, fordi køreunderlag altid risikerer at introducere svingninger og resonanser (uønsket dynamik) imellem underlag og køretøjets indre egenskaber.

En el-motor, indbygget i et hjul, kan sagtens lade sig gøre, men der er på forhånd et trængselsproblem, fordi helt andre teknologier også er begyndt at skulle indbygges i hjul. For eksempel det computerstyrede Bose affjedringssystem der baserer sig på elektromagnetisk affjedring og dæmpning og på fremad aflæsning af køreunderlaget ved hjælp af sensorer. Umiddelbart er sådant ikke indbygget i selve hjulene, men den fysiske installation er så nær hjulet, at det deltager delvist i den enertimasse som hjulet udgør.

Michelin har noget tilsvarende, med lidt andre formål, der er varianter på vej fra mange retninger, fordi man også ønsker at indbygge teknologier i hjul der kan genindvinde energi fra rystelser og fra nedbremsninger.

Problemstillingen er især udtalt i hjul til motorcykler, fordi sådanne ofte bliver anvendt til fritidskørsel, kræver bedre affjedring og dæmpning end normalt, og som hidtil har forhindret at vi kan indbygge motorer i hjulene, fordi hjulenes vægt er et problem, og det er årsagen til at vi stadig i moderne tid anvender kæde og tandhjul som kraftoverførsel fra en motor til dæk, fordi kæden og tandhjulet er meget let, tillader hjulet at få nogle gode dynamiske egenskaber. Hvis ikke, at det var sådan, havde vi kylet kæde og tandhjul ad pommern til, fordi en kæde er potentielt farlig og sviner med oliesprøjt og udgør et krafttab, og generer og fylder. Hermed har vi forklaringen på, at kardanaksler kun sjældent er brugbart, fordi den løsning er for tung til at kunne give en motorcykel en god affjedring.

Produktudviklingens formål er altså: Lav en elektrisk motor der er så lille og let og stærk som muligt, og integrér en sådan motor med computerstyret elektromagnetisk fjedring og dæmpning, og integrér det også med genindvinding af energi fra rystelser og nedbremsninger, og med genindvinding af energi fra temperaturforskelle. Desuden skal motoren naturligvis være fuldstændig lysløs, og den må ikke lugte. En detalje: Det skal være billigt og evne at holde til mange års drift uden fejl. Behøver man at nævne, at der er tale om kompleks højteknologi?


29. jul 2011 kl 14:26

Jimmy Christiansen

Ang.: Re: Asynkronmotor

... Desuden vil Priusens nye motor sandsynligvis have en effekt højere end de 60k Watt peak....... En fremtidig plug-in version... bør kunne køre 120kmt uden hjælp fra udstødningsmotoren og det kræver en større elmotor med en højere vedvarende effekt.

Det skulle forhåbentligt ikke være nødvendigt med mere end 50 KW vedvarende belastning.
Artiklen/videoen fortæller ikke om de 50 KW er vedvarende eller spidsbelastning så vidt jeg kan se.

Hvis jeg ser på EV versionen af en SMART. Så har den 20 KW vedvarende og 30 KW spidsbelastning i max 2 min.

Så hvis de 50 KW er vedvarende belastning, så må man forvente at spidsbelastningen vil være ~75 KW.
Den første generation af Prius havede ialt ~81 KW ( 1,5 L benzinmotor + elmotor ), så det er ret tæt på.

Og de 50 KW burde være nok til at en bil af den størrelse kunne køre 120 km/t. Hvis jeg sammenligner med en første generation SMART med 30 KW dieselmotor der kan køre 135 km/t. Den er godt nok lettere, men da den er bygget høj og kort. Så er den nok ikke den mest aerodynamiske, hvilket betyder mest ved de høje hastigheder.

En Think City bruger en 34 KW motor til en tophastighed på 110 km/h.

http://en.wikipedia.org/wiki/P...rius
http://en.wikipedia.org/wiki/S...t_ED
http://en.wikipedia.org/wiki/S...gine
http://www.thinkev.com/The-THI...data


Så det er ganske interessant at de kan lave en elmotor der er rigelig stor til at den kan bruges til biler, uden sjældne metaller.


29. jul 2011 kl 14:38

Karl Lohse

4-hjuls drift

Jeg håber de løser pladsproblemet.

Det er så oplagt med en elmotor ved alle fire hjul (evt kun to af dem).

Man spare transmission på tværs af bilen (vægt og plads)

Man kan nøjes med en mindre motor (1/4 af krævet peak effekt)

Man kan motorbremse på alle fire hjul, så man kan genanvende bremseenergien ved selv større opbremsninger - og bjergkørsel. ABS og de konventionelle bremser kan arbejde sammen og give ABS/ESP i eet, hvor det er motorbremsningen der aktiveres først.

Firehjulstræk på alle hjul - der er ikke brug for differentialer, da hver motor kan køre uafhængigt af hinanden. Hvis et hjul skrider kan automatikken hurtigt skifte kraften til andre hjul som har bedre fat.

Dvs 100% permanent fire-hjuls træk, så effektivt som en konventionel fire-hjulstrækker med spær aktiveret. Og alligevel kan man stadig dreje, uden at bilen hopper rundt eller modsætter sig drejet.

Det ville være min drømme-elbil. Evt udformet som en seriel hybrid (parallel hybrid, nej tak!)


29. jul 2011 kl 14:59

Bent Andersen

Re: Testa roadster

Så vidt jeg ved har en Tesla roadster induktions motor, så hvad er egentlig den store nyhed?

Jeg ved ikke hvad Tesla har, men induktionsmotor og SR-motor er to forskellige ting.

Bent.


29. jul 2011 kl 16:43

kurt christensen

trækstang

det kan da ikke være en smule trækstænger der afholder nogen fra at bruge fire elmotorer?


29. jul 2011 kl 17:01

Jimmy Christiansen

Ang.: Re: 4-hjuls drift

Jeg håber de løser pladsproblemet.....

Pladsproblemet er ikke det eneste.
Så vidt jeg kan se, så er problemet at gøre det med den type motorer denne artikkel omhandler: uden "rare earth magnets".
Og så at gøre det til en pris der er konkurencedygtig.

For det er gjort før med en mini cooper:
http://www.treehugger.com/file....php

http://www.pmlflightlink.com/...com/
http://en.wikipedia.org/wiki/W...otor


29. jul 2011 kl 17:34

Lasse Langwadt Christensen

Re: Testa roadster

Så vidt jeg ved har en Tesla roadster induktions motor, så hvad er egentlig den store nyhed?

Jeg ved ikke hvad Tesla har, men induktionsmotor og SR-motor er to forskellige ting.

Bent.

Ja det er to forskellige ting, men overskriften gik på at det var en motor uden permanente magneter


29. jul 2011 kl 21:11

kim scholer

Re: Egenskaber

Moderne kæder med moderne kædespray sviner meget lidt i forhold til tidligere tiders ditto, som man smurte med kædefedt. Kardantræk er rigtignok ikke så effektivt som kædetræk, men det har nu ikke forhindret BMW og Moto Guzzi i at klare sig glimrende på recerbanerne.

De seneste 15-20 år har bl.a. Harley-Davidson benyttet kevlarbælter som alternativ til kæder. Rent effektivitetsmæssigt ligger de mellem kæde- og kardantræk, men skal kun justeres én gang efter lidt tilkørsel, og sviner i sagens natur ikke.


30. jul 2011 kl 12:21

avatar

Joachim Michaelis

Støj

Når man tænker over det, har benzinmotoren heller ikke nogen støjsvag historie. Tænk hvordan biler lød for bare 50 år siden. ;)


05. mar 2012 kl 06:23

Glenn Møller-Holst

Magnetisk forstærkende metamateriale?


Kig på:

Magnetisk forstærkende metamateriale?:
http://ing.dk/artikel/95409#p4...0649


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.