Учёные работают над устройством, которое позволит транспорту меньше тратить топлива и снизить вредные выбросы. В основе разработки — бесконтактные магнитные передачи механической мощности.
Разработкой занимаются сотрудники Новосибирского государственного технического университета НЭТИ. Как рассказали в пресс-службе вуза, маховичный привод является эффективным накопителем энергии. Он способен работать в широком диапазоне температур (от –25 до +50 °С), его удельная энергоемкость значительно превосходит энергоемкость химических аккумуляторов.
По словам доцента кафедры электропривода и автоматизации промышленных установок НГТУ НЭТИ Юрия Панкраца, еще одно преимущество использования МНЭ — это возможность мгновенной передачи или приема практически любой мощности, ограниченной в случае механических передач лишь пределом прочности конструкционных материалов.
Инженер научно-исследовательской лаборатории «Испытания электроприводов» НГТУ НЭТИ доктор технических наук, профессор Анатолий Сапсалев поясняет, что маховик работает как аккумулятор кинетической энергии, преобразуя ее в электрическую при торможении и возвращая в бортовую сеть транспортного средства.
«Накопленную энергию можно использовать при пиковых нагрузках, например, при интенсивном разгоне или преодолении подъемов. Это позволит существенно снизить нагрузку на двигатель, потребление топлива и количество вредных выбросов в атмосферу. Такая система наиболее эффективна в городском цикле с частыми разгонами/торможениями транспорта», — говорит Анатолий Сапсалев.
Для привода маховика учёные предложили использовать магнитную муфту. Это бесконтактное устройство передаёт крутящий момент между валами через магнитное поле. Ведущая и ведомая полумуфты разделены воздушным зазором, на них расположены постоянные магниты, обращённые полюсами друг к другу.
Двигатель вращает ведущую полумуфту, её магнитные линии сцепляются с полюсами ведомой, и маховик раскручивается без механического контакта между деталями. Такой подход почти полностью убирает трение, а значит, минимизирует потери энергии, снижает износ и повышает срок службы оборудования. Жёсткая механическая связь отсутствует, поэтому вибрации гасятся, а при резких перегрузках или заклинивании полумуфты просто проскальзывают, не давая разрушиться двигателю и другим элементам.
Вместо постоянных магнитов для создания полумуфт можно использовать электромагниты. Это даёт гибкость управления и высокую мощность. Сила связи напрямую регулируется током, который проходит через обмотки. Правда, электромагниты требуют постоянной подачи электричества для поддержания поля.
Одна из самых перспективных сфер применения новой разработки — рельсовый транспорт: поезда, трамваи, метро, канатные дороги. При торможении таких составов выделяется огромное количество энергии, и если не терять её на нагрев тормозных механизмов, а раскручивать маховик, накопленную энергию можно тратить на разгон. Такой подход позволит сэкономить до тридцати процентов энергии, потребляемой транспортным средством.
В беспилотных летательных аппаратах маховичный накопитель тоже может пригодиться. Электродвигатели в паре с таким маховиком греются гораздо меньше, чем двигатели внутреннего сгорания. Меньший тепловой след делает беспилотник менее заметным для инфракрасных датчиков. Высокая скорость отдачи энергии важна для быстрого взлёта и резких манёвров. Кроме того, устройство подходит для колёсных, гусеничных и плавающих беспилотных аппаратов.
В этом году учёные НГТУ НЭТИ уже подали заявку на регистрацию привода маховичного накопителя энергии в качестве объекта интеллектуальной собственности.
Фото: НГТУ НЭТИ
Lx: 3628