С 2013 года реализуется всероссийская программа развития инфраструктуры для электротранспорта в целях его широкомасштабного внедрения. Ученые Южно-Уральского государственного университета работают над созданием инновационных решений, которые помогут воплотить программу в жизнь. Одно из них – силовая установка электромобиля на основе синхронной реактивной машины независимого возбуждения.
В мире интерес к электромобилям появился в 60-ые годы XX века из-за экологических проблем и роста стоимости топлива. Спортивный электромобиль Tesla Roadster, не уступающий по ходовым качествам (динамика разгона и максимальная скорость) обычным автомобилям, был выпущен еще 2008 году американской автомобильной компанией из Кремниевой долины. В последние годы в связи с непрерывным ростом цен на нефть электромобили вновь стали набирать популярность. Разработка ученых ЮУрГУ позволяет значительно усовершенствовать технические характеристики отечественных электромобилей.
«Мой проект заключается в том, чтобы разработать электросиловую установку для электромобиля на базе синхронно-реактивной машины независимого возбуждения», – рассказывает автор идеи, аспирант кафедры «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ, Евгений Хаятов. – «Раньше такой тип привода как синхронно-реактивная машина не применялся в мобильных электроустановках».
Работа в этом актуальном и практически-значимом исследовании позволила аспиранту стать одним из победителей конкурса «Научная перспектива», проводимого в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100.
Синхронные реактивные машины хорошо подходят для широкого спектра промышленных применений, которые не требуют больших перегрузок или высоких скоростей вращения, а также все чаще применяются для частотно-регулируемых насосов из-за повышенной их эффективности. Но опыта их применения в качестве двигателя для электромобиля еще не было.
На первом этапе ученые провели математическое моделирование двигателя электромобиля в пакете ANSYS. Программное обеспечение ANSYS позволяет исследовать электромагнитные процессы в тесной взаимосвязи с механическими перемещениями. Доступ к продуктам ANSYS можно получить через удаленный доступ к суперкомпьютеру ЮУрГУ.
«Нами была построена 3D модель двигателя. Электродвигатель включает в себя статор и ротор. Вращающееся магнитное поле в статоре действует на обмотку ротора и наводит в нём ток индукции, возникает вращающий момент, который приводит в движение ротор. На первом этапе мы изменяли спинку статора, что позволило получить оптимальные параметры. На следующем этапе, варьируя геометрию в созданной 3D модели, мы получили оптимальную геометрию», – продолжает Евгений Хаятов.
На фото: 3D модель электродвигателя
На базе научно-технического центра «Приводная техника» ЮУрГУ был изготовлен опытный образец ротора. Сейчас учеными ведутся исследования, чтобы доказать его эффективность. Для этого планируется провести опыты на реальном объекте.
«Следующим этапом наших научных исследований будет разработка полупроводникового преобразователя, который входит в состав силовой установки наряду с тяговыми литий-железо-фосфатными батареями», – поясняет молодой ученый.
Сегодня инженерам открыты большие возможности для развития отрасли электродвигателей. У Евгения Хаятова уже опубликованы научные статьи по результатам исследований, в том числе в журнале Russian Electrical Engineering, входящем в базу данных Scopus. В дальнейшем молодой ученый надеется воплотить все свои разработки в жизнь и создать настоящий электромобиль.