MIT팀, 전기항공용 1MW 모터 개발

MIT 엔지니어 팀은 대형 항공기 전기화를 향한 핵심 디딤돌이 될 수 있는 1MW 모터를 개발하고 있습니다. 팀은 모터의 주요 구성 요소를 설계하고 테스트했으며, 결합된 구성 요소가 전체적으로 작동하여 현재 소형 항공기 엔진과 경쟁력 있는 무게와 크기로 1메가와트의 전력을 생성할 수 있다는 것을 상세한 계산을 통해 보여주었습니다.

설계 중인 모터는 1MW, 공냉식, 외부 회전자, Halbach 배열 PMSM입니다. 구성요소 수준의 위험 완화 실험은 프로토타입 기계의 성능이 설계 사양과 일치할 것임을 나타냅니다.

(Halbach 어레이 로터는 특정 자석 배열을 사용하여 한쪽의 자기장 강도를 향상시키는 동시에 다른 쪽의 자기장을 크게 줄입니다. 가장 일반적인 배열은 각 자석이 특정 각도만큼 회전하는 일련의 자석입니다. 이러한 자석의 회전은 불균일한 자기장 분포를 생성하며, 한쪽에 집중된 자기장은 고정자와 더 강력하고 효율적인 자기 상호 작용을 제공하여 토크 또는 전력 출력을 향상시킬 수 있습니다. 반대편에 설치하면 다른 구성 요소나 외부 물체와의 원치 않는 상호 작용을 최소화할 수 있습니다.)

고정자 코어 손실 추정치는 토로이달 샘플과 전체 크기 고정자 적층에 대한 실험적 측정을 통해 검증되었습니다. 적층 접합 공정은 Fe-Co-V 재료의 코어 손실을 1.2배 증가시킵니다.

모듈식 단상 권선 패턴은 단상 인버터 드라이브를 활성화하여 시스템의 견고성과 전력 밀도를 높입니다. 고정자 권선 공정 및 절연은 모형 고정자 권선을 통해 성공적으로 시연되었습니다.

터보전기 추진을 위한 고전력 밀도 전기 기계입니다. 페로 2023.

팀은 설계 과정에서 FEA에 대한 계산적으로 효율적인 대안을 제공하는 Halbach 어레이 로터에 대한 새로운 모델을 도입했습니다. Halbach 어레이 로터는 로터 백 아이언이 필요하지 않습니다. 대신, 영구 자석을 유지하기 위해 경량 티타늄 림이 사용됩니다. 모델은 FEA와 실험 데이터를 5% 이내로 일치시킵니다. 이 모델은 간단하고 사용하기 쉬우며 다양한 기계 토폴로지에 적용하기 쉽습니다.

전기 기계 설계 사양

완전 전기 응용 분야의 경우 팀은 모터가 배터리나 연료 전지와 같은 전기 소스와 쌍을 이룰 수 있다고 생각합니다. 그러면 모터는 전기 에너지를 기계적인 작업으로 바꾸어 비행기의 프로펠러에 동력을 공급할 수 있습니다. 전기 기계는 전통적인 터보팬 제트 엔진과 결합하여 하이브리드 추진 시스템으로 작동하여 비행의 특정 단계에서 전기 추진력을 제공할 수도 있습니다.

배터리, 수소, 암모니아 또는 지속 가능한 항공 연료 등 우리가 에너지 운반체로 무엇을 사용하든 메가와트급 모터는 친환경 항공의 핵심 원동력이 될 것입니다.

Spakovszky와 그의 팀 구성원은 업계 협력자들과 함께 6월 항공 컨퍼런스에서 열리는 미국 항공우주학회 – 전기 항공기 기술 심포지엄(EATS) 특별 세션에서 5개 논문 세트를 통해 자신들의 연구 결과를 발표할 예정입니다.

MIT 팀은 GTL 및 MIT 전자기 및 전자 시스템 연구소의 교수, 학생 및 연구원으로 구성됩니다: Henry Andersen Yuankang Chen, Zachary Cordero, David Cuadrado, Edward Greitzer, Charlotte Gump, James Kirtley, Jr., Jeffrey Lang , David Otten, David Perreault, Mohammad Qasim과 Innova-Logic LLC의 Marc Amato가 함께합니다. 이 프로젝트는 미쓰비시 중공업(MHI)의 후원을 받습니다.

설계된 대로 MIT 전기 모터와 전력 전자 장치는 각각 성인 승객보다 무게가 가벼운 위탁 여행 가방 크기 정도입니다.

모터의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 극성 방향이 다양한 자석 배열로 늘어선 고속 회전자; 회전자 내부에 꼭 맞고 복잡한 구리 권선 배열을 포함하는 소형 저손실 고정자; 기계의 토크를 전달하는 동안 구성 요소를 시원하게 유지하는 고급 열 교환기; 그리고 30개의 맞춤형 회로 기판으로 제작된 분산 전력 전자 시스템은 고정자의 각 구리 권선을 통해 흐르는 전류를 고주파수로 정확하게 변경합니다.