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国外功率密集的巨型电机是怎么用在电动飞机上的

发布时间:2024-11-06 | 来源:今日电机 | 作者:
 

  上次我们研究航空航天发动机初创公司 H3X 时,它仍处于围产期阶段,只不过是制造人类已知的功率密度最高的发动机的效果图和宏伟计划。从那时起,它向客户推出了第一款电机,并与美国空军和美国宇航局等主要参与者签订了合同。在完成八位数的融资后,它现在正在努力推出更大、更恐怖的兆瓦级机器,以减少航空航天、海洋和工业部门的碳排放。

  更大的功率通常会通过更大或更多的电机和驱动组件带来更多的重量。这是一个简单、直观的规则,很难打破,但 H3X 似乎有一个非常有效的公式。其减轻重量、优化效率和提高功率的综合战略包括使用单个增材制造的冷却套来冷却电机定子和电力电子设备,改进其定子绕组设计并优化其电磁学。

  长话短说,H3X 设法为其紧凑的集成电机配备了严格的功率重量比。其目前的电机阵容包括三种型号,最高为 200 kW HPDM-250。18.7 公斤(41.2 磅)的电机重量比 2020 年预计的 15 公斤(33 磅)250 重一点,这主要是由于其集成的 6.7:1 变速箱,但仍然实现了令人印象深刻的 10.7 kW/kg 功率密度。它还实现了优于最初预测的 95.4% 的峰值系统效率。


  相比之下,英国制造商 Equipmake 于 2023 年推出的 HPM-400 电机,因为它“被认为是”世界上最高功率密度的装置,密度为 13.3 kW/kg。但 Equipmake 使用峰值功率而不是连续功率来计算其数字。如果我们将橙子与橙子进行比较,H3X 的 HPDM-250 以 13.4 kW/kg 的峰值功率密度脱颖而出。HPDM 令人印象深刻的数字是 H3X 将逆变器集成在其 18.7 公斤的电机封装中,而 Equipmake 的逆变器是一个单独的 10 公斤(22 磅)组件。

  简而言之,HPDM 绝对是世界一流的功率密度机器,而且该系列现在越来越大,功能也越来越强大。H3X 周二宣布,它已经完成了 2000 万美元的超额认购 A 轮融资,并计划将这笔资金用于开发其产品线中的下三款电机:HPDM-350、1500 和 2300,将其技术推向兆瓦级。

  “我们正在踏上成为世界领先的先进电动机供应商的雄心勃勃的旅程,”H3X 联合创始人兼首席执行官 Jason Sylvestre 说。“我们已经以惊人的速度证明了这项技术是有效的,并且在实现可持续航空、海洋和工业部门脱碳以及解锁下一代电气化国防技术方面发挥着关键作用。”


  H3X 发布了 HPDM-1500 的预计规格,估计其重量为 125 公斤(276 磅)。该电机将产生 1,500 kW 的连续功率,这意味着其功率密度将超过 HPDM-250,达到 12 kW/kg(连续)。

  这个数字非常值得注意,因为它等于美国政府高级研究计划署-能源 (ARPA-E) 通过其 ASCEND 计划设定的目标基准,以帮助开发尺寸与波音 737 相当的净零单通道电动客机。该机构已确定,此类飞机需要 12 kW/kg 或更高的连续功率密度才能完成典型的 5 小时飞行。

  H3X 估计,目前的飞机推进系统在 3 至 4 kW/kg 范围内运行,该机构还预测,在某些飞机中,当将现有推进系统换成功率密集的装置时,航程可以有效地增加一倍。作为此计算的一部分,使用 HPDM 电机节省的重量将分配给增加的电池容量。


  除了电动飞机和 eVTOL,H3X 还在开发更高功率的下一代电机,用于包括渡轮、拖船和潜艇等大型船舶、工业设备和电力机车在内的应用。HPDM 系列还可用于混合动力系统,可用作电机和发电机。HPDM 装置采用空心轴设计,专为模块化堆叠而设计,H3X 表示,最多可以堆叠六个 1500 电机,总功率为 9 兆瓦。

  H3X 在其位于丹佛郊外的 17,000 平方英尺的总部设计、测试和制造其电机。除了开发下一轮电机外,该公司还将分配 2000 万美元的 A 轮融资中的部分资金,用于扩大生产和履行现有合同。





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