Студенты и молодые ученые Политехнического института ЮУрГУ ведут научные исследования по созданию электротрансмиссий для наземного транспорта на основе мотор-колеса. Технология с мощными магнитами и особой конструкцией обмотки позволяет сделать колесо на 25 % меньше по габаритам и на 20 % экономнее по затратам энергии, чем существующие аналоги.
Плюсов получается много: высвобождение подкапотного пространства автомобиля, повышение комфорта водителя. А главное – удаётся добиваться высоких скоростей. Группой молодых учёных руководит профессор кафедры электропривода, мехатроники и электромеханики Политехнического института, доктор технических наук Сергей Ганджа. Его ученик Иван Чуйдук в декабре 2023 года стал кандидатом технических наук, защитив диссертацию на тему «Синтез и анализ вентильных электродвигателей комбинированного возбуждения для электротрансмиссий наземных транспортных средств».
.jpg)
Мотор-колесо представляет собой комплексный агрегат, в котором объединены собственно колесо, электрический двигатель, система охлаждения, редуктор и тормозная система. Использование таких колес избавляет от сложных передаточных механизмов, обеспечивает высокий КПД, улучшенную динамику, простоту обеспечения алгоритмов активной безопасности.
Сумма этих факторов дает до 20 % экономии заряда батареи.
Важно ещё и разработать программный комплекс, управляющий движением. Ведь конструкция мотор-колеса позволяет в ходе движения изменять момент и частоту его вращения.
«Гоночному электромобилю необходимы высокие крутящие моменты на старте и высокие скорости во время движения, – рассказывает Иван Чуйдук. – Мы разработали и исследовали вентильный электродвигатель комбинированного возбуждения инновационной конструкции. За счет уникальной конструкции нашего мотор-колеса нам удалось обеспечить широкий диапазон его регулирования, а вместе с тем сократить массу и объем двигателя. Эксперименты на стенде подтверждают результат».
.jpg)
«Все существующие на сегодня аналоги модели имеют либо слишком большие габариты и массу, либо ограниченный диапазон регулирования, – говорит профессор Сергей Ганджа. – Нам удалось расширить диапазон частоты вращения при меньших габаритах. Особенность таких двигателей заключается в конструкции индуктора, который объединяет мощные постоянные магниты и обмотку возбуждения. Магниты сокращают объем и массу двигателя, а обмотка позволяет расширить диапазон регулирования параметрами движения. Конструкция позволила уменьшить общие потери и повысить коэффициент полезного действия на 5-7 %, по сравнению с зарубежными аналогами. На свои технические решения мы получили патент РФ 2807034».
В перспективе мотор-колесо подобной конструкции может применяться как в легковом, так и в грузовом транспорте.
«Что касается коммерческого электротранспорта грузоподъемностью до 10 тонн, то использование в конструкции таких колес позволит достичь значимого эффекта экономии за счет освобождения подкапотного пространства и размещения тягового электропривода в объеме диска колеса. Это позволяет, с одной стороны, увеличить комфорт для водителя за счет размещения сервисных систем, с другой – позволяет разместить больший объем накопителя электроэнергии и тем самым увеличить пробег без дозарядки. По сумме всех факторов машины с такими колесами до 20 % экономичнее расходуют заряд своей батареи и на 30 % увеличивают дистанцию пробега от одного заряда», – подытожил Сергей Ганджа.
Проект профессора Сергея Ганджи и его коллег поддержан Фондом содействия инновациям по программе «Умник» (договор № 16559ГУ/2021 от 01.06.2021) по программе «Студенческий стартап» (договор № 1738ГССС15-L/88070 от 15.09.2023).