Новые магнитные материалы помогут создать двигатели будущего

2 Декабря 2018, Владимир Кузнецов 20

Любой вид двигателя преобразует поступающую энергию для передвижения транспортного средства. Как правило, это довольно энергоэффективный процесс, но даже его можно улучшить. А если учесть тот факт, что согласно данным статистики Чикагского Университета только в США 50% всей энергии вырабатывается при помощи двигателей, даже небольшое улучшение процесса позволит существенно сэкономить. И недавно ученые разработали особые магнитные материалы, которые помогут в создании высокоэнергоэффективных электродвигателей будущего.


Для того, чтобы преобразовать электрическую энергию в кинетическую для движения все процессы происходят под воздействием магнитного поля. Но чем больше частота вращения двигателя, тем больше его температура и в итоге часть энергии просто рассеивается в виде тепла.

Но что если сделать так, чтобы материал не нагревался? Группа ученых во главе с профессором материаловедения и инженерии Университета Карнеги-Меллон Майклом Мак-Генри хочет решить эту проблему при помощи синтеза металлических аморфных нанокомпозитных материалов (MANCs). Это класс мягких магнитных материалов, которые эффективны при преобразовании энергии на высоких частотах, позволяя при уменьшении размеров двигателя предоставлять сопоставимую с более большими аналогами мощность.


Процесс создания MANC

В настоящее время моторы в основном сделаны из стали и кремния. MANCs являются альтернативой этим материалам и из-за их высокого сопротивления они не нагреваются так сильно и могут вращаться с гораздо более высокой скоростью.

«В результате вы можете либо уменьшить размер двигателя при заданной мощности, либо сделать двигатель более высокой мощности при том же размере.»

Для синтеза MANC, ученые используют жидкие сплавы металлов, которые твердеют при крайне высокой температуре. Благодаря этому материал и получает новые уникальные свойства.

Эту и другие новости вы можете обсудить в нашем чате в Телеграм.

20 комментариев Оставить свой

  1. Akibastarec

    Это, часом, не те "металлические стекла", о которых писал "Техника-молодежи" в 80-е годы? Очень уж похоже. Причем та статья была более внятно написана, в отличие от этого перевода. И в те времена еще не пихали куда ни попадя приставку "нано-".

  2. BONJOUR

    А я зачитывался "Юным техником", эх годы молодые, и трава была зеленее, и солнце ярче ...

    • Ultimatemind

      BONJOUR, "Моделист конструктор" неплохое было издание для самоделкиных всяких ))

  3. Asmodeus55555

    О сути изобретения практически ни слова.

    • Pyth0n

      Asmodeus55555, Зато картинки красивые, а серой массе только это и надо.

      • viewfromUSA

        Pyth0n, Ориг. статья здесь - Август 2018 (англ), со всеми подробностями и фото - ройтесь/разбирайтесь.
        /https://engineering.cmu.edu/news-events/news/2018/11/06-mchenry-magnetic-materials.html

        • Pyth0n

          viewfromUSA, А не знаете ли вы случайно, когда редакторы мурзилки научатся ссылки на источники оставлять?

          • viewfromUSA

            Pyth0n, Честно говоря и меня отсутсвие ссылки на оригинал тоже удивляет!
            Времена, когда “партия сказала” и надо верить - прошли.
            Народ хочет зреть в корень и даже знает анг.мову - дайте же почитать и сравнить с тем, что вы там нам перевели! Так нет - ждут меня найти и, если есть время, перевести! Ждут халявы )))

    • Ce3apyc

      Asmodeus55555, Короче, сделали материал с магнитными свойствами, как у метала, и электропроводностью, как у диэлектриков, и первым, где решили применить - в электромоторах. Вот вся суть.

  4. Aladdin

    Мне кажется или на верхней картинке присутствует ОБД разьём?))

    • passerby

      Aladdin, Было бы прикольней если бы там присутствовал разъем для наушников, можно было бы музыку послушать.

  5. Elitnyy2

    То есть в сердечнике электродвигателя использовали вместо стали обычный феррит, или типа того, я правильно понял ?

    • passerby

      Elitnyy2, Скорее необычный феррит. Но наверняка будет дорогущий.

      • Ultimatemind

        passerby, Представьте сколько электричества сжирает двигатель мощностью 310 кВт за всё время эксплуатации ))) В США киловатт стоит 8.64 рубля (кстати для них электричество в пять раз дешевле чем для Рассеян, ну 10-летие побед все-таки))). Таким образом двигатель на предельной мощности за час пожрет 2500 р. где-то, а за весь срок эксплуатации много миллионов, поэтому уменьшение энергопотребления даже на 5% это кругленькая сумма, можно из золота движок сделать...

    • viewfromUSA

      Elitnyy2, Из ориг.статьи:
      “Когда двигатель работает для преобразования электрической энергии в механическую энергию, переменный ток обеспечивает магнитное поле магнитным материалам внутри двигателя. Затем магнитные диполи переключаются с севера на юг и приводят к вращению двигателя. Это переключение магнитных материалов заставляет его нагреваться, теряя энергию. В настоящее время двигатели обычно изготавливаются из кремниевых сталей. MANC обеспечивают альтернативу кремниевым сталям и, благодаря их высокому удельному сопротивлению (насколько сильно они противостоят электрическому току), они не нагреваются так сильно и могут вращаться на гораздо более высоких скоростях.
      «В результате вы можете либо уменьшить размер двигателя при заданной плотности мощности, либо сделать более мощный двигатель того же размера», - сказал Мак-Хенри.

      • viewfromUSA

        viewfromUSA, Перевод Гугл:
        “Группа McHenry в сотрудничестве с Национальной лабораторией энергетических технологий (NETL), Исследовательским центром NASA Glenn и Университетом штата Северная Каролина разрабатывает двигатель объемом два с половиной киловатт, который весит менее двух с половиной килограммов. Совсем недавно они достигли 6000 оборотов в минуту и надеются построить более крупные, которые будут вращаться еще быстрее. Проект, который финансируется отделом предварительного производства Министерства энергетики (DOE), объединяет постоянные магниты с МНОЦ.
        Чтобы синтезировать материалы MANC, Макхенри и его команда создали быстро затвердевают жидкие металлы со скоростью около миллиона градусов в секунду. Поскольку они работают в лабораторных условиях, они смотрят на образцы 10 граммов и экранируют их по своим магнитным свойствам. Благодаря различным партнерским отношениям с исследовательскими институтами и отраслевыми партнерами, они могут принимать эти МНО и расширять процесс изготовления для использования в реальных приложениях.”

        • Asmodeus55555

          viewfromUSA, Спасибо за перевод оригинала.
          Это отличная новость!
          Я сам ещё в 14году присоединился к любителям лёгкого электротранспорта. Собрал электровелосипед.
          Заряда хватает на 50 км примерно при средней скорости 30 км в час. Вообще он и 50 развивает на ровной дороге без уклонов без помощи педалями. Кругу педали вообще крайне редко на нём. Разве что когда крутой подъём хочется быстрее преодолеть.
          Но масса велосипеда в итоге конечно лучшего оставляет желать - 35 кг вышло. Из них большая часть на мотор, аккумулятор, крепления, контроллер, фару, обвязку и прочее приходится.
          Жду не дождусь когда появятся более лёгкие и энергоэффективные комплектующие.

  6. fyodorilych

    На первой фотке то автоматич. коробка передач что-ли?

  7. alexpolax

    Есть мнение, что реальные двигатели будущего создадут не новые магнитные материалы, а полная рекуперация тепла выхлопных газов и корпуса двигателя. Причем, технологии рекуперации существуют, они не из будущего, а из советского прошлого... В будущем только реализация и применение этих технологий. Но не известно, в каком будущем - близком и светлом или далеком и туманном. Здесь немного подробнее https://www.facebook.com/GorynychHeatPump/photos/a.1662911937336578/1837284973232606/?type=3&theater

  8. baa

    "Любой вид двигателя преобразует поступающую энергию для передвижения транспортного средства..." - дальше можно не читать.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.