Wysokoobrotowy silnik elektryczny do statków powietrznych
Maszyny z magnesami trwałymi przyciągają w ostatnim czasie dużą uwagę ze względu na ich wyjątkową wydajność, dużą gęstość mocy, niewielkie rozmiary i niską masę. Wciąż jednak wymagają wielu ulepszeń, jeśli chodzi o jakość. Zwiększenie prędkości obrotowej może przyczynić się do znacznego zmniejszenia rozmiaru silnika. W ramach finansowanego ze środków UE projektu HIGHPSLEEVE (Implementation carbon fibres for rotor of high speed rotating electric machine) naukowcy opracowali innowacyjną tuleję, która pomaga utrzymać magnesy trwałe silnika w odpowiednim miejscu. Nowa kompozytowa tuleja stanowi rozwiązanie problemów związanych z użyciem metalowych części, jednocześnie pozwalając na osiąganie tych samych lub nawet większych prędkości obrotowych wirnika. Ten element mocujący wykonany z kompozytu polimerowego o wysokiej temperaturze zeszklenia może pracować w szerokim zakresie temperatur od -50 do 250°C i przy prędkości około 50 000 obrotów na minutę. Nowo opracowany system montażu wymagał zastosowania kompozytowej tulei w wirniku. Naukowcom udało się ograniczyć użycie metalowych części w tulei dzięki prepregom z włókien węglowych. W połączeniu z matrycą żywiczną włókno węglowe zapewnia niespotykaną wytrzymałość i charakteryzuje się niewielką masą. Zespół uczestniczący w projekcie przeprowadził testy oleju silnikowego w celu zbadania wpływu oleju na właściwości materiałów. Polimer został owinięty włóknami węglowymi w celu zwiększenia wytrzymałości. Materiał (prepreg) zwinięto w rolki. Wyprodukowano panele w celu przeprowadzenia badań materiału. Zmniejszenie zużycia paliwa stanowi główny cel przemysłu lotniczego, a dalsza poprawa wydajności silników elektrycznych to zdecydowanie krok w dobrym kierunku. Większe prędkości silników umożliwiają zmniejszenie rozmiaru maszyn elektrycznych przy utrzymaniu tej samej mocy wyjściowej. Zaawansowana technologia tulei kompozytowych o wysokiej wytrzymałości umożliwia również działanie silnika w określonym przedziale prędkości obrotowych, ale przy mniejszej masie maszyny. W ramach projektu HIGHPSLEEVE naukowcy przyjrzeli się materiałom i metodom produkcji tulei kompozytowych i systemów montażu, które są opłacalne, a jednocześnie spełniają wszystkie wymagania projektowe.
Słowa kluczowe
Statek powietrzny, silnik elektryczny, tuleja kompozytowa, magnes trwały, HIGHPSLEEVE
