在过去十年中，电动汽车 (EV) 的销量急剧增加，如今有超1000万辆电动汽车在路上行驶。到2050年净零排放情景预计，2030年将有约3亿辆电动汽车上路，占新车销量的60%以上，而2020年仅为4.6%。

因此，制造商正在寻找增加行驶里程和提高可靠性以满足消费者期望的方法。然而，电动汽车生产中经常使用的材料包括稀土矿物和金属、轻质高强度钢合金，以及锂、镍、钴、碳纤维、石墨烯等。

近日，来自新南威尔士大学悉尼分校的一组研究人员韩国的 Gyopo 铁路桥中汲取灵感，设计了一种高速磁驱动电机，可以减少电动汽车制造中对稀土材料的依赖。此外，据说新的高速电机能够增加电动汽车的续驶里程。

高速双系拱门

受到 Gyopo 铁路桥双系拱门的启发，该团队能够优化电机的设计并将其转化为更高的 IPMSM 速度和功率。该团队报告说，与使用较少稀土矿物和金属的现有技术相比，该电机可显着节省成本。

高速电机的设计具有令人印象深刻的特性，包括高功率密度和改进的性能，使当前 IPMSM（内部永磁同步电机）的可能性翻了一番。

新南威尔士大学悉尼分校电气工程与电信学院朱国宇博士表示，通过这个研究项目，我们试图达到绝对最大速度，我们记录了超过 100,000 转/分钟，峰值功率密度约为 7kW/kg。

Chu 和他的合作伙伴、新南威尔士大学电气工程学院的副教授 Rukmi Dutta 开发了一种创新的转子技术并申请了专利，该技术使这种系统更加强大，同时减少了对稀土材料的依赖。

新南威尔士大学悉尼分校电气工程与电信学院朱国宇博士表示，我们的转子具有非常好的机械强度，因此我们不需要那个套筒，从而降低了制造成本。我们只使用了大约 30% 的稀土材料，这包括材料成本的大幅降低，从而使我们的高性能电机更加环保且价格合理。

人工智能辅助优化

新型 IPMSM 电机的原型版本是利用新南威尔士大学团队设计的专有人工智能辅助优化程序创建的。AI 能够针对各种物理方面（主要是磁、电、热和机械）评估和制定各种不同的设计。

新南威尔士大学悉尼分校电气工程与电信学院朱国宇博士表示，我们有自己的机器设计软件包，我们可以在其中输入速度或功率密度的要求，并运行系统几周，它为我们提供了满足这些需求的最佳设计。

在分析了大约 90 种不同的设计之后，人工智能将前 50% 的设计分离出来，并以递减的比例重复这个过程，直到达到最佳设计。

该电机还具有广泛的应用潜力，包括用于目前航空和机器人行业需求量很大的高精度数控机床。此外，IPMSM 可用于空调 (HVAC) 和制冷系统，这些系统需要高速压缩机来处理新型制冷剂，进而有助于减少此类系统对全球变暖的总体影响。

新南威尔士大学团队还认为，他们的新系统可以集成到飞机发动机的集成潜水发电机 (IDG) 中，为飞机提供节能电力供应。

总而言之，如果可扩展，新的 IPMSM 电机不仅有助于加快向电动汽车的过渡，以实现到 2050 年实现净零排放的目标，而且还将被证明是众多行业向更环保技术迈进的重大飞跃。